带电粒子在电场中的运动·教案一、教学目标1．了解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。2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动。3．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。二、重点分析初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向（或反向）做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。三、主要教学过程1．带电粒子在磁场中的运动情况①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F=0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。例带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？分析带电粒子处于静止状态，∑F=0，mg=Eq，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。②若∑F≠0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。（变速直线运动）打入正电荷，将做匀加速直线运动。打入负电荷，将做匀减速直线运动。③若∑F≠0，且与初速度方向有夹角（不等于0°，180°），带电粒子将做曲线运动。mg＞Eq，合外力竖直向下v0与∑F夹角不等于0°或180°，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。2．若不计重力，初速度v0⊥E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。与此相似，不计mg，v0⊥E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。板间距为d，板长为l，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t；在沿电若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？②③注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长l，应根据情况进行分析。3．设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。例1质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。（1）物体做的是什么运动？（2）电场力做功多少？（3）带电体的电性？分析物体做直线运动，∑F应与v0在同一直线上。对物体进行受力分析，若忽略mg，则物体只受Eq，方向不可能与v0在同一直线上，所以不能忽略mg。同理电场力Eq应等于mg，否则合外力也不可能与v0在同一直线上。所以物体所受合力为零，应做匀速直线运动。电场力功等于重力功，Eq·d=mgd。电场力与重力方向相反，应竖直向上。又因为电场强度方向向下，所以物体应带负电。例2如图，一平行板电容器板长l=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角α=37°，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=3×10-10C的负电荷以v0=0.5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子质量为多少？解分析带电粒子能沿直线运动，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示。电场力在竖直方向的分力与重力等值反向。带电粒子所受合力与电场力在水平方向的分力相同。＝6×10-7Nmg=Eq·cosα=8×10－8kg根据动能定理例一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为l处，有一根管口比小球直径略大的管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。如图：求：（1）小球的初速度v；（2）电场强度E的大小；（3）小球落地时的动能。解小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向在电场力作用下应做减速运动。到达管口上方时，水平速度应为零。小球运动至管口的时间由竖直方向的运动决定：E末＝mgh
