《带电粒子在电场中的运动》学案VIP免费

第九节、带电粒子在电场中的运动学案导学学习目标（一）知识与技能1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．2、知道示波管的构造和基本原理．（二）过程与方法通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力（三）情感、态度与价值观通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神重点带电粒子在匀强电场中的运动规律难点运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题自主学习1．利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________．2．示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．同步导学1．带电粒子的加速(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一用心爱心专心直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动．(2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量．221qUmv(初速度为零)；2022121qUmvmv此式适用于一切电场．2．带电粒子的偏转(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)．(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．例1如图1—8—1所示，两板间电势差为U，相距为d，板长为L．—正离子q以平行于极板的速度v0射入电场中，在电场中受到电场力而发生偏转，则电荷的偏转距离y和偏转角θ为多少?解析：电荷在竖直方向做匀加速直线运动，受到的力F＝Eq＝Uq/d由牛顿第二定律，加速度a=F/m=Uq/md水平方向做匀速运动，由L=v0t得t=L/v0由运动学公式221ats可得：UdmvqLLmdUqy202202)v(21带电离子在离开电场时，竖直方向的分速度：v⊥dmvqULat0离子离开偏转电场时的偏转角度θ可由下式确定：dmvqULvv200Ítan电荷射出电场时的速度的反向延长线交两板中心水平线上的位置确定：如图所示，设交点P到右端Q的距离为x，则由几何关系得：xy/tan21/2/tan20202dmvqLUdmvUqLyx电荷好像是从水平线OQ中点沿直线射出一样，注意此结论在处理问题时应用很方便．例2两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直用心爱心专心图1—8—4图1—8－5于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图1—8—3所示，OA＝h，此电子具有的初动能是()A．UedhB．edUhC．dheUD．deUh解析：电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小，根据题意和图示可知，电子仅受电场力，由能量关系：OAeUmv2021，又E＝U／d，hdUEhUOA，所以deUhmv2021.故D正确．例3一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图1—8—4所示．如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L．设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为．(粒子的重力忽略不计)分析：带电粒子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速运动．电场力做功导致电势能的改变．解析：水平方向匀速，则运动时间t＝L/v0①竖直方向加速，则侧移221aty②且dmqUa③由①②③得2022mdvqULy则电场力做功20222220222vmdLUqmdvqULdUqyqEW由功能原理得电势能减少了2022222vmdLUq例4如图1—8－5所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获用心爱心专心得速度0v，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度v离开电场，已知平行板长为l，两板间距离为d，求：①0v的大小；②离子在偏转电场中运动时间t；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度yv；⑥离子在离开偏转电场时的速度v的大小；⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tgθ解析：①不管加速电场是不是匀强电场，W＝qU都适用，所以由...