带电粒子在电场中的运动
【学习目标】
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。
3．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。 4．通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。
【学习重点】
带电粒子在匀强电场中的运动规律。
【学习难点】
综合应用力学和电学知识处理偏转问题。
【学习过程】
一、自主学习
（一）带电粒子在电场中的的平衡问题
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，它们受到重力的作用一般________静电力，故可以_______。
2．问题思考
问题1：水平放置的两平行金属板间有一匀强电场，已知板间距离为d=5cm，有一质量为m=1.0×10-9kg、带负电的液滴悬浮其中，其电荷量为5.0×10-12C，要使液滴处于静止状态，两极板间应加多大的电势差？哪块极板的电势较高？
（二）带电粒子的加速 1．问题思考
问题2：如图，两平行极板之间的距离为d，板间存在场强为E的匀强电场，有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极板附近由静止加速，求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度
及所需时间。
问题3：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极板附近由静止加速，求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。
问题4：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，有一电荷量为e，质量为m的电子，以初速度为v0从左侧极板附近加速，求：电子的加速度和到达右侧极板时的速度。
2．规律总结：
（1）带电粒子在电场加速(直线运动)条件：只受电场力作用时，初速度为零或与电场力方向相同。
（2）分析方法：动能定理。
（3）结论：初速度为零，带电荷量为q，质量为m的带电粒子， 过电势差为U的电场加速后，获得的速度为_________。
3．深入探究：
（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（??=????cos??恒力??=????任何电场）讨论各方法的实用性。
（2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。
（三）带电粒子的偏转 1．问题思考
问题5：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中，两极板之间的
电压为U，板长为l，板间距离为d，电子电荷量为e，质量为m，初速度为v0水平向右，电子能从极板右侧打出。
问题讨论：
①分析电子的受力情况。
②你认为这种情境同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么? ③你能类比得到带电粒子在匀强电场中运动的研究方法吗? 求：①电子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。 ②电子在离开电场时的速度偏转角的正切值。
2．规律总结： （1）运动性质
①沿初速度方向：速度为v0的_______________。
②垂直v0的方向：初速度为_____，加速度为_______的匀加速直线运动。 （2）运动规律
①偏移距离：因为??=__________，??=__________，所以偏移距离??=__________ ②偏转角度：因为????=_________，所以tan??=_________。 3．拓展 拓展1：
①如果偏转电压增大，则电子的偏转位移和偏转角如何变化？
②如果偏转电场的上极板带负电，下极板带正电，电子又会往哪儿偏？ ③如果偏转电场的两极板如图示竖直放置，电子会如何偏转呢？
拓展2
电子从静止开始经加速电压U1加速后，沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，如何处理这种先加速后偏转的问题？
10.5 带电粒子在电场中的运动-学案
