9、带电粒子在电场中运动学案

1、基于核心素养的课堂教学设计第 1 章第 9 节 带电粒子在电场中的运动 1【学习目标】1注意带电粒子的电性及是否考虑重力2.带电粒子在电场中的运动 只受电场力，带电粒子做匀变速运动。3理解并会用动力学角度和功能关系角度解决带电粒子在电场中运动的相关问题【教学重难点】教学重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律教学难点：运用电学知识和力学知识综合处理问题【教学过程】重难点一、带电粒子在电场中的加速一、复习：1.带电粒子的分类(1)微观粒子：如电子、质子、a粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。宏观微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以

2、外，一般都不能忽略重力。2处理带电粒子在电场中运动问题的两种基本思路b个角度内容、动力学角度功能关系角度涉及知识应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式功的公式及动能定理选择条件匀强电场，电场力是恒力可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，电场力可以是恒力，也可以是变力二、电粒子在电场中运动：例 1 1 :在真空中有一对平行金属板，由于接在电池组上而带电，两板间的电势差为 质量为m,带正电荷q的粒子，在电场力的作用下由静止开始向负极板运动， 板间距离为d。(1)计算粒子到达负极板时的速度？(2)若初速度vo不为零，粒子到达负极板时的速度？(3)试计算粒子从正极板运动到负极板的时间？解：(1)两种方法

3、求解方法一：从动力学角度出发，由牛顿第二定律可知：带电粒子运动的加速度的大小为： _由匀变速公式_可求得v=_方法二：从功能关系角度出发，用动能定理求解.电场力做的功为： _根据动能定理有： _解得v=_(2)_初速度V0不为零，v=(3)粒子从正极板运动到负极板的时间:U。若一个讨论交流:上述例题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间 的电场不再均匀，上面的方法是否都仍然适用？为什么?B.B. 若将板间距为 d d 增大一倍， 则电子到达 Q Q 板的速率也增大一倍C.C. 若将两极板间电势差变为 2U,2U,D.D. 若将两极板间电势差变为 4U,4U,

4、课后作业：(1)到达C点时的速度大小;练 2 2如图在 P P 板附近有一电子由静止开始向 Q Q 板运动。已知两极板间电势差为U,U,板间距为 d d,电子质量为 m m 电量为 e e。则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述 正确的是( () )A.A.若将板间距为 d d 增大一倍，则电子到达 Q Q 板的速率保持不变例2：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大?(设电子刚刚离开金属丝时的速度为0,m= 0.9110-30kg)1.如图所示，一质量为m，带电量为一q运动，则平行板间的场强

5、E=_，方向的油滴在平行板电场中以速度v匀速向下(重力加速度为g)练习 1 1:.已知质量为m，带电量为度Vo竖直向下进入板间，做加速运动。重力加速度为g。求:(1)平行板间电场强度大小和方向。0-q-q的小球，从水平放置的平行金属板上板小孔处，以初速已知两板间距为d，电源能提供的电压为U且恒定,(2)小球到达下极板时速率v为多大?2.如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+q的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子到达N板的速度为V，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v，则下述方法能满足要求的是A、使B、使C、使D、使间电压增加为

6、2U间电压增加为4U间电压不变，距离减半间电压不变，距离加倍M6ACB是一条足够长的绝缘水平轨道，轨道CB处在方向水平向右、 大小N/C的匀强电场中，一质量m=0.25 kg、电荷量q= 200-C的可视为质点的小物体,C点-=6.0 m的A点处，在拉力F=4.0 N的作用下由静止开始向右运动，当小物体到达 撤去拉力，小物体滑入电场中。已知小物体与轨道间的动摩擦因数卩=0.4求小物体3如图所示,E=1.0 10在距离C点时则电子到达 Q Q 板的时间保持不变 则电子到达 Q Q 板的时间减为原来的一半(2)小物体在(4)粒子运动的加速度:题后反思:题后小结:(5)粒子在射出重难点二、带电粒子在

7、电场中的偏转0*旳二、带电粒子在电场中的偏转1.运动状态分析0 +如图所示，电子以速度v垂直于电场线方向飞入匀强电场时，0由于_而做_ 运动，类似于力学中的 _ 运动(轨迹为抛物线).2功能观点分析粒子在电场中偏转同样只受电场力的作用，可以根据动能定理计算出射速度.表达式_ 适用于一切电场，尤其适用于仅需求解出射速度时，但无法仅用此式求解出射速度的方向和偏移量等物理量.3.偏转运动的分析处理方法带电粒子仅受电场力作用以初速v垂直进入匀强电场，做类平抛运动，分析时一般都分解0为两个方向的分运动来处理.(1)沿初速度方向为 _运动;(2)沿电场力方向为 _运动.4带电粒子在电场中的偏转的分析(6)

8、粒子在离开电场时竖直方向的分速度Vy(7) 粒子在离开电场的速度大小v(8)粒子离开电场时的偏转角度05.思考：偏转距离y和偏转角0与哪些量有关?练1.如图所示，两金属板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且 恰好从正极板边缘飞出。现在使电子入射速度变为原来的从正极板边缘射出，则两极板的间距应变为原来的(C)A. 2倍练2.三个质量相等，分别为带正电、负电和不带电的小球，从平行带电金属板左侧中央以相同的水平初速度V。先后垂直电场进入，分别落在正极板的A、B、C三处，如图所示关于三个小2倍，而电子仍从原位置射入，且仍B. 4倍C.例 2 2:如图所示，质量为m,电荷量为q的粒

9、子，以初速度vo垂直于电场间场强为E的匀强电场，极板间距离为d,两极板间电势差为U，极板长为L,(1)粒子受力情况： _(2)粒子运动性质：_(3)带电粒子在电场中运行的时间t球的运动有下列说法正确的是(D)A.三个小球在电场中运动时间相同B.落在A处的小球带负电、B处小球不带电、C.三个小球在电场中运动时的加速度大小关系是D.三个小球到达正极板时的动能大小关系是_C处小球带正电C B AaAaBacEKAVEKBEKC重难点三、示波管1示波管的构造示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，其核心部分是示波管，它由_、_和_组成(如图所示)，管内抽成真空.2示波管的工作原理：示波

10、器的基本原理是带电粒子在电场力作用下的加速和偏转.(1)偏转电极不加电压： 从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑.在XX或YY加电压：若所加电压稳定，则电子流被加速、偏转后射到XX或YY所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在中心).例3:如图，设加速电压为U1,偏转电压为U2,电子电荷量为e,质量为m,求电子打在荧 光屏上的侧移量y(3)示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压，一般加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压，加在水平偏转板上的是扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示 出信号电压随时间变化的波形图.练1.如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板长为L,极板间距为d,且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器的灵敏度(即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量丄)与加速电场、偏转电场的U2关系，下列说法中正确的是(A.L越大，灵敏度越高C.U1越大，灵敏度越高练2如图所示，真空室中电极K发出的电子(初速度不计)经过电势差为U1的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，电子离开