帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

..全方位教學(xué)輔導(dǎo)教案學(xué)科：物理任課教師：余歡授課時(shí)間：20XX10月27日星期：六姓名劉珺軒性別男年級(jí)高二總課時(shí)：第28次課教學(xué)內(nèi)容高二物理-----電場(chǎng)章節(jié)內(nèi)容講解。教學(xué)目標(biāo)掌握帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)有關(guān)計(jì)算.重點(diǎn)難點(diǎn)1、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速.2、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn).3、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件及求解方法.4、帶電粒子的重力是否忽略的問題教學(xué)過程課前檢查與交流作業(yè)完成情況：交流與溝通:針對(duì)性授課帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)探究一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1、帶電粒子在電場(chǎng)中直線加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析帶電粒子沿平行電場(chǎng)線的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上,做勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng).2、帶電粒子做直線加速運(yùn)動(dòng)的兩種分析方法：功能觀點(diǎn)分析：粒子動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功〔電場(chǎng)可以是勻強(qiáng)電場(chǎng)或非勻強(qiáng)電場(chǎng)若粒子的初速度等于零,則：若粒子的初速度不等于零,則：牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：帶電粒子平行電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),則帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng),又由電場(chǎng)力求得加速度,進(jìn)而求出末速度、位移和時(shí)間。例1：如圖1-6-1所示,在點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中有A、Ｂ兩點(diǎn),將質(zhì)子和粒子分別從Ａ點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)Ｂ點(diǎn)時(shí),它們的速度大小之比為多少？探究二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以初速度垂直于電場(chǎng)線方向飛向兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng),受到恒定的與初速度方向成角的電場(chǎng)力作用而做勻加速曲線運(yùn)動(dòng)〔軌跡為拋物線。2、偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析方法偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法。沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間.沿電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).3、粒子經(jīng)電場(chǎng)加速、偏轉(zhuǎn)后各物理量分析如圖1-6-2所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為、電荷量為的離子,從靜止經(jīng)加速電壓加速后,獲得速度,并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓作用后,以速度離開電場(chǎng),已知平行板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間的距離為,則：①的大小：不管加速電場(chǎng)是不是勻強(qiáng)電場(chǎng),都適用,所以由動(dòng)能定理得,.②離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t：由于偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以離子的運(yùn)動(dòng)類似平拋運(yùn)動(dòng),即：水平方向?yàn)樗俣葹榈膭蛩僦本€運(yùn)動(dòng)；豎直方向?yàn)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng).則離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.③離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F：,.④離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度：.⑤離子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度：.⑥離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度：⑦離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏移量：⑧離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏角的正切值兩點(diǎn)說明：〔1初速度為零的帶電粒子經(jīng)過一電場(chǎng)的加速和另一電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)后,帶電粒子在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向偏移的距離和帶電粒子的無關(guān),只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),且側(cè)移距離是分析粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的關(guān)鍵條件.〔2初速度為零的電性相同的不同帶電粒子經(jīng)過一電場(chǎng)的加速和另一電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)后,帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角和帶電粒子的無關(guān),只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),即它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角總相同.例2如圖1-6-3所示,一束帶電粒子〔不計(jì)重力垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),試討論在以下情況中,粒子應(yīng)具有什么條件,才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度,已知粒子的電荷量為,質(zhì)量為,極板長(zhǎng)度,間距,電勢(shì)差為為定值,為不定值.〔1以相同的初速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)；〔2以相同的初動(dòng)能進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)；〔3先由同一電場(chǎng)直線加速后再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).2、帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),其速度反向延長(zhǎng)線與初速度方向的交點(diǎn)平方沿初速度方向的位移.如圖1-6-4所示,設(shè)帶電粒子質(zhì)量為、帶電荷量為,以速度垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)偏0轉(zhuǎn)電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)電壓為.若粒子飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為,則式中代入得粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)偏移量作粒子速度的反向延長(zhǎng)線,設(shè)交于點(diǎn),點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為,則由此點(diǎn)平分了沿初速度方向的位移式可知,粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),就好像是從板間的處沿直線射出似的.3、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件及求解方法帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),關(guān)鍵看帶電粒子在電場(chǎng)中的側(cè)移量,如質(zhì)量為電荷量為的帶電粒子沿中線以垂直射入板長(zhǎng)為板間距為的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,要使粒子飛出電場(chǎng),則應(yīng)滿足：若當(dāng)則粒子打在板上,不能飛出電場(chǎng).由此可見,這類問題的分析方法及求解關(guān)鍵是抓住"剛好"射出〔或不射出這一臨界狀態(tài)〔即分析求解即可.4、帶電粒子的重力是否忽略的問題若討論的問題中,帶電粒子受到的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力,即,則可忽略重力的影響,譬如,一電子在電場(chǎng)強(qiáng)度為的電場(chǎng)中,它所受的電場(chǎng)力,它所受到的重力可見,重力在此問題中的影響微不足道,完全應(yīng)該略去不計(jì),此時(shí)若考慮了重力,反而會(huì)給問題的解決帶來不必要的麻煩,反之若帶電粒子所受的重力跟電場(chǎng)力可以比擬,譬如,在密立根油滴實(shí)驗(yàn)中,帶電油滴在電場(chǎng)中平衡,顯然這時(shí)就必須考慮重力了,若再忽略重力,油滴平衡的依據(jù)就不存在了,總之,是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定,一般說來：〔1基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力〔但并不忽略質(zhì)量.〔2帶電粒子：如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或有明確的暗示以外,一般都不能忽略重力,需要注意的是,忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量.如圖1-6-5所示,帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間,距下板,兩板間的電勢(shì)差為,如果兩板間電勢(shì)差減小到,則帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間？題型一帶電粒子在電場(chǎng)中的加速例1為三塊平行金屬板,板中央有一圓孔和和之間的距離均為,與電壓為的電池相連,如圖1-6-8所示,有一質(zhì)量為、電荷量為的正粒子〔重力不計(jì),自距為的點(diǎn)無初速度釋放,該帶電粒子就在板間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),求該粒子的運(yùn)動(dòng)周期.題型二帶電粒子偏轉(zhuǎn)規(guī)律的應(yīng)用題型揭秘：首先確定偏轉(zhuǎn)是否是類平拋運(yùn)動(dòng),如果是,則可根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行求解分析.例2一束電子流在經(jīng)的加速電壓加速后,在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,如圖1-6-10所示,若兩板間距,板長(zhǎng),那么,要使電子能從平行板間飛出,兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？題如圖1-6-13所示,邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng),電荷量為、動(dòng)能為的帶電粒子從點(diǎn)沿方向進(jìn)入電場(chǎng),不計(jì)重力.〔1若粒子從點(diǎn)離開電場(chǎng),求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能；〔2若粒子離開電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為,則電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？課堂檢測(cè)1、如圖1-6-14所示,是真空中的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為,電荷量為的帶電粒子,以初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng),當(dāng)間電壓為時(shí),粒子恰好能達(dá)到板,如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)板間距的后返回,下列措施中能滿足要求的是〔不計(jì)帶電粒子的重力〔A.使初速度減為原來的1/2B.使間電壓加倍C.使間電壓提高到原來的4倍D.使初速度和間電壓都減為原來的2、平行金屬板分別帶等量異種電荷,板帶正電,板帶負(fù)電,兩個(gè)帶正電粒子,以相同的速率先后垂直于電場(chǎng)線從同一點(diǎn)進(jìn)入兩金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,并分別打在板上的兩點(diǎn),如圖1-6-15所示,若不計(jì)重力,則〔A.粒子的帶電荷量一定大于粒子的帶電荷量B.粒子的質(zhì)量一定小于粒子的質(zhì)量C.粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定大于粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比D.粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定小于粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比3、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一條電場(chǎng)線上有兩點(diǎn),有兩個(gè)帶電粒子先后由靜止從點(diǎn)出發(fā)并通過點(diǎn),若兩粒子的質(zhì)量之比為2:1,電荷量之比為4:1,忽略它們所受重力,則它們由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間之比為〔A．B.C.1:2D.2:14、如圖1-6-16所示,一個(gè)帶負(fù)電的油滴以初速度從P點(diǎn)傾斜向上進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,若油滴達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)速度大小仍為,則油滴的最高點(diǎn)位置是〔A．在P點(diǎn)左上方B.在P點(diǎn)右上方C．在P點(diǎn)正上方C.上述情況都有可能5、如圖1-6-17,在平行板電容器之間有勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電粒子以速度垂直電場(chǎng)線射入電場(chǎng),在穿越電場(chǎng)的過程中,粒子的動(dòng)能由增加到,若這個(gè)帶電粒子以速度垂直進(jìn)入該電場(chǎng),則粒子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為多少？6、如圖1-6-18所示,長(zhǎng)為L(zhǎng),相距為的兩平行金屬板與一電壓變化規(guī)律如圖〔b所示的電源相連<圖中未畫出電