9帶電粒子在電場中運(yùn)動學(xué)案

1、U。若一個基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)第1章第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 1【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 注意帶電粒子的電性及是否考慮重力2.帶電粒子在電場中的運(yùn)動 只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動。3 理解并會用動力學(xué)角度和功能關(guān)系角度解決帶電粒子在電場中運(yùn)動的相關(guān)問題【教學(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動規(guī)律教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)用電學(xué)知識和力學(xué)知識綜合處理問題【教學(xué)過程】重難點(diǎn)一、帶電粒子在電場中的加速一、復(fù)習(xí)：1 .帶電粒子的分類(1) 微觀粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外，此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。宏觀微粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明

2、確的暗示以外，一般都不能忽略重力。2 處理帶電粒子在電場中運(yùn)動問題的兩種基本思路b個角度內(nèi)容、動力學(xué)角度功能關(guān)系角度涉及知識應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動公式功的公式及動能定理選擇條件勻強(qiáng)電場，電場力是恒力可以是勻強(qiáng)電場，也可以是非勻強(qiáng)電場，電場力可以是恒力，也可以是變力二、電粒子在電場中運(yùn)動：例1 :在真空中有一對平行金屬板，由于接在電池組上而帶電，兩板間的電勢差為 質(zhì)量為m,帶正電荷q的粒子，在電場力的作用下由靜止開始向負(fù)極板運(yùn)動， 板間距離為d。(1) 計(jì)算粒子到達(dá)負(fù)極板時的速度？(2) 若初速度vo不為零，粒子到達(dá)負(fù)極板時的速度？(3) 試計(jì)算粒子從正極板運(yùn)動到負(fù)極板的時間？解：(

3、1)兩種方法求解方法一：從動力學(xué)角度出發(fā)，由牛頓第二定律可知：帶電粒子運(yùn)動的加速度的大小為： 由勻變速公式可求得v=方法二：從功能關(guān)系角度出發(fā)，用動能定理求解.電場力做的功為： 根據(jù)動能定理有： 解得v=(2) 初速度V0不為零，v=(3) 粒子從正極板運(yùn)動到負(fù)極板的時間:則電子到達(dá)Q板的時間保持不變 則電子到達(dá)Q板的時間減為原來的一半討論交流:上述例題中，兩塊金屬板是平行的，兩板間的電場是勻強(qiáng)電場。如果兩極板是其他形狀，中間 的電場不再均勻，上面的方法是否都仍然適用？為什么?B. 若將板間距為d增大一倍，則電子到達(dá) Q板的速率也增大一倍C. 若將兩極板間電勢差變?yōu)?U,D. 若將兩極板間電勢

4、差變?yōu)?U,課后作業(yè)：例2：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大?(設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為0, m= 0.91 > 10-30kg)1.如圖所示，一質(zhì)量為 m，帶電量為一q 運(yùn)動，則平行板間的場強(qiáng)E=，方向的油滴在平行板電場中以速度v勻速向下(重力加速度為 g)練習(xí)1:.已知質(zhì)量為 m，帶電量為度Vo豎直向下進(jìn)入板間，做加速運(yùn)動。重力加速度為 g。求:(1)平行板間電場強(qiáng)度大小和方向。0-q-q的小球，從水平放置的平行金屬板上板小孔處，以初速已知兩板間距為d，電源能提供的電壓為

5、 U且恒定,(2 )小球到達(dá)下極板時速率 v為多大?2.如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場，當(dāng) M、N間電壓為U時，粒子到達(dá)N板的速度為V，如果要使這個帶電粒子到達(dá) N板的速度為2v，則下述方法能滿足要求的是A、使B、使C、使D、使間電壓增加為2U間電壓增加為4U間電壓不變，距離減半間電壓不變，距離加倍M6ACB是一條足夠長的絕緣水平軌道，軌道CB處在方向水平向右、 大小N/C的勻強(qiáng)電場中，一質(zhì)量 m=0.25 kg、電荷量q= 20 >0- C的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,C點(diǎn)-=6.0 m的A點(diǎn)處，在拉力F=4.0

6、 N的作用下由靜止開始向右運(yùn)動，當(dāng)小物體到達(dá) 撤去拉力，小物體滑入電場中。已知小物體與軌道間的動摩擦因數(shù)卩=0.4求小物體3如圖所示,E=1.0 >10在距離C點(diǎn)時(1) 到達(dá)C點(diǎn)時的速度大小;(2 )小物體在電場中運(yùn)動的時間。練2如圖在P板附近有一電子由靜止開始向 Q板運(yùn)動。已知兩極板間電勢差為U,板間距為d,電子質(zhì)量為m電量為e。則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動情況，下列敘述 正確的是()A.若將板間距為d增大一倍，則電子到達(dá) Q板的速率保持不變1(5)粒子在射出電場時豎直方向上的偏移距離題后小結(jié):2倍，而電子仍從原位置射入，且仍B. 4倍C.例2:如圖所示，質(zhì)量為 m,電荷量為q的粒子，以

7、初速度vo垂直于電場方向進(jìn)入兩平行板間場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，極板間距離為d,兩極板間電勢差為U，極板長為L ,則:(1 )粒子受力情況： (2) 粒子運(yùn)動性質(zhì)：(3) 帶電粒子在電場中運(yùn)行的時間 t球的運(yùn)動有下列說法正確的是(D)A .三個小球在電場中運(yùn)動時間相同B .落在A處的小球帶負(fù)電、B處小球不帶電、C .三個小球在電場中運(yùn)動時的加速度大小關(guān)系是D .三個小球到達(dá)正極板時的動能大小關(guān)系是C處小球帶正電C B AaA > aB > acEka V ekb < ekc重難點(diǎn)二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)0*旳二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1 .運(yùn)動狀態(tài)分析0 +如圖所示，電子以速度

8、v垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場時，0由于而做運(yùn)動，類似于力學(xué)中的 運(yùn)動(軌跡為拋物線).2 功能觀點(diǎn)分析粒子在電場中偏轉(zhuǎn)同樣只受電場力的作用，可以根據(jù)動能定理計(jì)算出射速度.表達(dá)式適用于一切電場，尤其適用于僅需求解出射速度時，但無法僅用此式求解出射速度的方向和偏移量等物理量.3 .偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的分析處理方法帶電粒子僅受電場力作用以初速 v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，做類平拋運(yùn)動，分析時一般都分解0為兩個方向的分運(yùn)動來處理.(1) 沿初速度方向?yàn)?運(yùn)動;(2) 沿電場力方向?yàn)?運(yùn)動.4 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)的分析(6 )粒子在離開電場時豎直方向的分速度Vy(7) 粒子在離開電場的速度大小 v(8) 粒子離開電

9、場時的偏轉(zhuǎn)角度05 .思考：偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角0與哪些量有關(guān)?練1.如圖所示，兩金屬板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊緣垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場，且 恰好從正極板邊緣飛出?，F(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膹恼龢O板邊緣射出，則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?C )A. 2倍練2.三個質(zhì)量相等，分別為帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從平行帶電金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度 V。先后垂直電場進(jìn)入，分別落在正極板的A、B、C三處，如圖所示關(guān)于三個小重難點(diǎn)三、示波管1 示波管的構(gòu)造示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器，其核心部分是示波管，它由、和組成(如圖所示)，管內(nèi)抽成真空.2 示波管的工作原理：示

10、波器的基本原理是帶電粒子在電場力作用下的加速和偏轉(zhuǎn).(1)偏轉(zhuǎn)電極不加電壓： 從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個亮斑.在XX '或YY'加電壓：若所加電壓穩(wěn)定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到XX'或YY'所在直線上某一點(diǎn)，形成一個亮斑(不在中心).例3:如圖，設(shè)加速電壓為 U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,電子電荷量為e,質(zhì)量為m,求電子打在熒 光屏上的側(cè)移量y'(3) 示波管實(shí)際工作時，豎直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板都加上電壓，一般加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電壓是要研究的信號電壓，加在水平偏轉(zhuǎn)板上的是掃描電壓，若兩者周期相同，在熒光屏上就會顯示 出信號電壓隨時間變化的波形圖.練1.如圖所示，示波器的示波管可視為加速電場與偏轉(zhuǎn)電場的組合，若已知加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)極板長為 L,極板間距為d,且電子被加速前的初速度可忽略，則關(guān)于示波器的靈敏度(即偏轉(zhuǎn)電場中每單位偏轉(zhuǎn)電壓所引起的偏轉(zhuǎn)量丄)與加速電場、偏轉(zhuǎn)電場的U2關(guān)系，下列說法中正確的是(A . L越大，靈敏度越高C. U1越大，靈敏度越高B. d越大，靈敏度越高D . U2越大，靈敏度越高練2如圖所示，真空室中電極K發(fā)出的電子(初速度不計(jì))經(jīng)過電勢差為U1的加速電場加速后，沿兩水平金屬板 C、D間的中心線射入