人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中
的运动学案教师版
学员姓名： 年 级：高二 辅导科目：物理 课时数： 学科教师： 授课日期 授课类型 星级 2020 T ★★ 授课时段 C ★★★ T ★★★★ 组长签字 1.了解带电粒子在电场中的运动特点．(重点) 2.会运用静电力、电场强度的概念，根据牛顿运动定律及运动学公式研究带电粒子在电场中的运动．(难点) 教学目的 3.会运用静电力做功、电势、电势差的概念，根据功能关系研究带电粒子在电场中的运动．(难点) 4.了解示波管的构造和基本原理. 1、会运用静电力、电场强度的概念，根据牛顿运动定律及运动学公式研究带电粒子在重点难点 电场中的运动．(难点) 教学内容 课堂导入 带电粒子在电场是如何运动的？ 知识模块1、带电粒子的加速 T同步 1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计． 2．带电粒子加速问题的处理方法： (1)利用动能定理分析． 1初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝2mv2，则v＝(2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析． [再判断] 1．基本带电粒子在电场中不受重力．(×) 2．带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加．(×) 3．带电粒子在电容器两板间加速时，若电压不变，增大板间距离时，并不改变粒子末速度大小，但改变运动时间．(√)
2qUm. [后思考] 动能定理是分析带电粒子在电场中加速常用的方法，试想该方法适用于非匀强电场吗？ 11【答案】 适用，由于W＝qU既适用于匀强电场又适用于非匀强电场，故qU＝mv2－mv2适用于220任何电场． [合作探讨] 如图1-9-1所示，平行板电容器两板间电压为U.板间距离为d.一质量为m，带电量为q的正离子在左板附近由静止释放． 图1-9-1 探讨1：正离子在两板间做什么规律的运动？加速度多大？ qU【答案】 正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动．加速度a＝dm. 探讨2：正离子到达负极板时的速度多大？ 1【答案】 由qU＝mv2可得v＝2[核心点击] 1．电场中的带电粒子的分类 (1)带电的基本粒子： 如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和电场力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量)． (2)带电微粒： 如带电小球、液滴、尘埃等，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力．某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定． 2．解决带电粒子在电场中加速时的基本思路 2qU. m
经典例题 1．如图1-9-2所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．已知两极板间电势差为U，板间距为d.电子质量为m，电荷量为e.则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是( ) 图1-9-2 A．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变 B．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍 C．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变 D．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为一半 【答案】 A 2．在如图1-9-3所示平行板电容器A、B两板上加上如图1-9-4所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)( )
图1-9-3 图1-9-4 A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 B．电子一直向A板运动 C．电子一直向B板运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动 【答案】 C 归纳和总结 分析带电粒子加速运动问题的两点提醒 (1)对于匀强电场虽然用动力学观点和功能观点均可求解，但运用功能观点列式更简单，故应优先选用功能观点． (2)若电场为非匀强电场，带电粒子做变加速直线运动，不能通过牛顿运动定律途径求解．注意W＝qU对一切电场适用，因此从能量的观点入手，由动能定理来求解． 知识模块2、带电粒子在电场中的偏转 示波管的原理 C专题 1．运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力
作用而做匀变速曲线运动． 2．偏转问题的处理方法 电荷量为q的带电粒子在电场中做类平抛运动，将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解(类似于平抛运动的处理方法)．如图1-9-5所示，设带电粒子沿中线进入板间，忽略电容器的边缘效应． 图1-9-5 (1)沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，满足L＝v0t. (2)沿电场线方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动． 3．示波管的原理 (1)示波管的构造： 由三部分构成：电子枪、偏转电极、荧光屏，如图1-9-6所示． 示波管的原理图 图1-9-6 (2)示波管的原理： XX′电极使电子束做横向(面向荧光屏而言)的水平扫描，YY′电极使电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了随时间而展开的信号电压的波形．显然，这个波形是电子束同时参与两个相互垂直的分运动合成的结果． [再判断] 1．带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变．(×) 2．带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动．(√) 3．示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧
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