2013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章 第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)

第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動第十節(jié)靜電的利用和防止(略)第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動1目標概覽學習目標：1.理解帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)的問題．2．知道示波管的基本原理．重點難點：1.重點：帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律．2．難點：綜合應(yīng)用力學和電學知識處理偏轉(zhuǎn)問題．學法指導：嘗試用運動和能量兩種方法解決帶電粒子的運動，體會兩種方法的各自的優(yōu)點．目標概覽2

核心要點突破課堂互動講練隨堂達標自測第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動基礎(chǔ)知識梳理課時活頁訓練 核心要點突破課堂互動講練隨堂達標自測第基礎(chǔ)知識梳理課時活頁3基礎(chǔ)知識梳理qU基礎(chǔ)知識梳理qU4二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖13－9－1所示，質(zhì)量為m，電荷量為－q的帶電粒子以速度v0沿帶電平行板電容器的中線進入電場，設(shè)板長l，板間相距d，兩極板間電壓為U，不計粒子的重力，忽略電容器的邊緣效應(yīng)，認為帶電粒子從進入到離開電容器一直在勻強電場中運動．圖13－9－1二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖13－9－1所示，質(zhì)量為m，電荷量為－51．偏轉(zhuǎn)的距離y沿電場線方向做_______直線運動，加速度a＝F/m＝_____＝qU/md.射出電場時沿電場線方向偏轉(zhuǎn)的距離y＝at2/2，其中t為飛行時間．垂直于電場線方向做______運動，由_______可求得t＝l/v0，將a和t代入y＝at2/2得y＝________.勻加速勻速l＝v0t1．偏轉(zhuǎn)的距離y勻加速勻速l＝v0t6思考

(1)在處理帶電粒子在電場中的運動時，什么情況下，用運動學觀點和能量觀點都能處理？什么情況下，不能用運動學觀點求解？(2)在處理帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題時，與處理物體的平拋運動有哪些相似之處？思考7【思考·提示】

(1)①若在勻強電場中加速，可根據(jù)運動學觀點或能量觀點來處理．②若在非勻強電場中加速，則只能根據(jù)能量觀點.(2)都利用運動分解處理．【思考·提示】8三、示波管的工作原理1．示波管的結(jié)構(gòu)示波管的核心部件是________，示波管由_______、_________和_______組成，管內(nèi)抽成______．示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏真空三、示波管的工作原理示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏真空9電子圖13－9－2電子圖13－9－210(2)示波管的原理圖圖13－9－3圖13－9－4(2)示波管的原理圖圖13－9－3圖13－9－4112013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)122013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)13核心要點突破一、帶電粒子的重力是否考慮？在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)問題的討論中，經(jīng)常會遇到是否考慮重力的困惑．核心要點突破一、帶電粒子的重力是否考慮？14若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠遠小于電場力，即mg?qE，則可忽略重力的影響．譬如，一電子在電場強度為4.0×103V/m的電場中，它所受的電場力F＝eE＝6.4×10－16N，它所受的重力G＝mg＝9.0×10－30N，F(xiàn)/G≈7.1×1013.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．此時若考慮了重力，反而會給問題的解決帶來不必要的麻煩，要指出的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量．若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠遠小于電場力，即mg?15反之，若帶電粒子所受的重力跟電場力可以比擬，譬如，在密立根油滴實驗中，帶電油滴在電場中平衡，顯然這時就必須考慮重力了．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．反之，若帶電粒子所受的重力跟電場力可以比擬，譬如，在密立根油16一般說來：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：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．一般說來：17二、兩個重要的結(jié)論圖13－9－5二、兩個重要的結(jié)論圖13－9－5182013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)19由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無關(guān)，僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場．即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場后，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的，它們的運動軌跡一定重合．由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無關(guān)，僅決定于加速電場和偏202013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)21即時訓練(2011年南京模擬)一束一價正離子流垂直于電場方向進入勻強電場，若它們飛出電場的偏轉(zhuǎn)角相同，如圖13－9－6所示，則可以判斷它們進入電場時(

)A．一定具有相同的質(zhì)量B．一定具有相同的速度C．一定具有相同的動能D．一定具有相同的動量圖13－9－6即時訓練圖13－9－6222013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)23三、帶電粒子在復合場中的運動問題帶電粒子在復合場(電場、重力場)中，除受電場力外，還要考慮所受重力，即兩個場力，此外是否還有彈力、摩擦力，再根據(jù)條件確定，解決此類問題一般先要對粒子進行受力分析，利用牛頓運動定律結(jié)合運動學公式或動能定理解決．三、帶電粒子在復合場中的運動問題24特別提醒粒子的運動情況取決于粒子的受力和初狀態(tài)：1．直線運動：不受力(或受平衡力)或合力與初速度在一條直線上．2．曲線運動：合力與速度不平行．3．圓周運動：合外力提供向心力．特別提醒25四、用兩種觀點解決帶電體在電場中運動問題1．運動學觀點(1)運動學觀點：是指用勻變速運動的公式來解決實際問題，一般有兩種情況．①帶電粒子的初速度方向與電場線共線，則粒子做勻變速直線運動．②帶電粒子的初速度方向垂直電場線，則粒子做勻變速曲線運動(類似于平拋運動)．四、用兩種觀點解決帶電體在電場中運動問題26(2)當粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一定要采取平拋運動的解決方法：①兩個方向分別研究，即采用分解的方法，要分解位移還是分解速度要視具體情況而定．②兩個方向上的運動是同步的．(2)當粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一定要采取平拋運動的272．能量觀點首先對帶電體受力分析，再分析運動形式，然后再根據(jù)具體情況選用公式計算．(1)若選用動能定理，則要分清有多少個力做功，是恒力做功還是變力做功，同時要明確初末狀態(tài)及運動過程中動能的增量．2．能量觀點28(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運動中共有多少種能參與轉(zhuǎn)化，哪些能量是增加的，哪些能量是減少的，表達式有幾種．①初狀態(tài)和末狀態(tài)的能量相等，即E初＝E末．②增加能量的總和等于減少能量的總和，即ΔE增＝ΔE減．這種方法不僅適用于勻變速運動，對非勻變速運動(非勻強電場中)也同樣適用．(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運動中共有多少種能參29特別提醒運動學公式只適用于處理勻強電場中的運動問題，而能量觀點更普遍適用于各種電場中的運動，所以應(yīng)隨時想到應(yīng)用能量觀點處理帶電粒子的運動問題，可能對解題帶來方便．特別提醒30課堂互動講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－7課堂互動講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－731A．電子到達B板時動能為eUB．電子從B到C動能變化為零C．電子到D板時動能為3eUD．電子在A板與D板間往復運動【解析】電子在A、B間加速，加速電壓為U，故選項A對；B、C板間電壓為零，故B也對；電子在C、D板間做減速運動，且電壓為2U，故到不了D板，所以選項C錯而D對．A．電子到達B板時動能為eU32【答案】

C【思維升華】

(1)若在勻強電場中加速，可根據(jù)運動學觀點或能量觀點來處理．(2)若在非勻強電場中加速，則只能根據(jù)能量觀點．【答案】C33帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例2一個質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的粒子，以初速度為零進入一個電壓為U1的加速電場加速后，又垂直進入一個電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上，整個裝置的其他參量如圖13－9－8所示．試求：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例2一個質(zhì)量為m，帶電34圖13－9－8(1)射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)距離；(2)射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角的正切值；(3)打在熒光屏上的位置到中心點O的距離．圖13－9－8(1)射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)距離；352013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)362013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)372013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)38【思維升華】這是一個先加速又偏轉(zhuǎn)的綜合題．粒子先在U1的電場中加速后獲得一定速度，進入U2的電場中做類平拋運動，射出偏轉(zhuǎn)電場后不受任何力，做勻速直線運動直至打在熒光屏上．【思維升華】這是一個先加速又偏轉(zhuǎn)的綜合題．粒子先在U1的電39帶電粒子在復合場中的運動如圖13－9－9所示，要使一質(zhì)量為m，電荷量為＋q的小球能水平沿直線加速，需要外加一勻強電場．已知平行金屬板間距離為d，與水平面夾角為θ，要使此小球從A板左端沿直線從靜止沿水平方向被加速，恰從B板的右端射出，求兩金屬板間所加電壓U是多少？小球從B板右端射出時的速度是多大？(重力加速度為g)例3圖13－9－9帶電粒子在復合場中的運動如圖1340圖13－9－10圖13－9－10412013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)42【思維升華】解決此類問題要根據(jù)物體的運動情況，首先明確受力分析，然后列平衡方程或牛頓第二定律的方程，或用功和能的關(guān)系列方程求解．其基本的解題思路、方法和所用的規(guī)律都跟力學問題相一致．【思維升華】解決此類問題要根據(jù)物體的運動情況，首先明確受43隨堂達標自測隨堂達標自測44課時活頁訓練課時活頁訓練45本部分內(nèi)容講解結(jié)束點此進入課件目錄按ESC鍵退出全屏播放謝謝使用本部分內(nèi)容講解結(jié)束點此進入課件目錄按ESC鍵退出全屏播放謝謝46第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動第十節(jié)靜電的利用和防止(略)第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動47目標概覽學習目標：1.理解帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)的問題．2．知道示波管的基本原理．重點難點：1.重點：帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律．2．難點：綜合應(yīng)用力學和電學知識處理偏轉(zhuǎn)問題．學法指導：嘗試用運動和能量兩種方法解決帶電粒子的運動，體會兩種方法的各自的優(yōu)點．目標概覽48

核心要點突破課堂互動講練隨堂達標自測第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動基礎(chǔ)知識梳理課時活頁訓練 核心要點突破課堂互動講練隨堂達標自測第基礎(chǔ)知識梳理課時活頁49基礎(chǔ)知識梳理qU基礎(chǔ)知識梳理qU50二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖13－9－1所示，質(zhì)量為m，電荷量為－q的帶電粒子以速度v0沿帶電平行板電容器的中線進入電場，設(shè)板長l，板間相距d，兩極板間電壓為U，不計粒子的重力，忽略電容器的邊緣效應(yīng)，認為帶電粒子從進入到離開電容器一直在勻強電場中運動．圖13－9－1二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖13－9－1所示，質(zhì)量為m，電荷量為－511．偏轉(zhuǎn)的距離y沿電場線方向做_______直線運動，加速度a＝F/m＝_____＝qU/md.射出電場時沿電場線方向偏轉(zhuǎn)的距離y＝at2/2，其中t為飛行時間．垂直于電場線方向做______運動，由_______可求得t＝l/v0，將a和t代入y＝at2/2得y＝________.勻加速勻速l＝v0t1．偏轉(zhuǎn)的距離y勻加速勻速l＝v0t52思考

(1)在處理帶電粒子在電場中的運動時，什么情況下，用運動學觀點和能量觀點都能處理？什么情況下，不能用運動學觀點求解？(2)在處理帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題時，與處理物體的平拋運動有哪些相似之處？思考53【思考·提示】

(1)①若在勻強電場中加速，可根據(jù)運動學觀點或能量觀點來處理．②若在非勻強電場中加速，則只能根據(jù)能量觀點.(2)都利用運動分解處理．【思考·提示】54三、示波管的工作原理1．示波管的結(jié)構(gòu)示波管的核心部件是________，示波管由_______、_________和_______組成，管內(nèi)抽成______．示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏真空三、示波管的工作原理示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏真空55電子圖13－9－2電子圖13－9－256(2)示波管的原理圖圖13－9－3圖13－9－4(2)示波管的原理圖圖13－9－3圖13－9－4572013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)582013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)59核心要點突破一、帶電粒子的重力是否考慮？在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)問題的討論中，經(jīng)常會遇到是否考慮重力的困惑．核心要點突破一、帶電粒子的重力是否考慮？60若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠遠小于電場力，即mg?qE，則可忽略重力的影響．譬如，一電子在電場強度為4.0×103V/m的電場中，它所受的電場力F＝eE＝6.4×10－16N，它所受的重力G＝mg＝9.0×10－30N，F(xiàn)/G≈7.1×1013.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．此時若考慮了重力，反而會給問題的解決帶來不必要的麻煩，要指出的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量．若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠遠小于電場力，即mg?61反之，若帶電粒子所受的重力跟電場力可以比擬，譬如，在密立根油滴實驗中，帶電油滴在電場中平衡，顯然這時就必須考慮重力了．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．反之，若帶電粒子所受的重力跟電場力可以比擬，譬如，在密立根油62一般說來：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：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．一般說來：63二、兩個重要的結(jié)論圖13－9－5二、兩個重要的結(jié)論圖13－9－5642013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)65由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無關(guān)，僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場．即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場后，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的，它們的運動軌跡一定重合．由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無關(guān)，僅決定于加速電場和偏662013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)67即時訓練(2011年南京模擬)一束一價正離子流垂直于電場方向進入勻強電場，若它們飛出電場的偏轉(zhuǎn)角相同，如圖13－9－6所示，則可以判斷它們進入電場時(

)A．一定具有相同的質(zhì)量B．一定具有相同的速度C．一定具有相同的動能D．一定具有相同的動量圖13－9－6即時訓練圖13－9－6682013屆高考物理核心要點突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強電場中的運動》(人教版選修31)69三、帶電粒子在復合場中的運動問題帶電粒子在復合場(電場、重力場)中，除受電場力外，還要考慮所受重力，即兩個場力，此外是否還有彈力、摩擦力，再根據(jù)條件確定，解決此類問題一般先要對粒子進行受力分析，利用牛頓運動定律結(jié)合運動學公式或動能定理解決．三、帶電粒子在復合場中的運動問題70特別提醒粒子的運動情況取決于粒子的受力和初狀態(tài)：1．直線運動：不受力(或受平衡力)或合力與初速度在一條直線上．2．曲線運動：合力與速度不平行．3．圓周運動：合外力提供向心力．特別提醒71四、用兩種觀點解決帶電體在電場中運動問題1．運動學觀點(1)運動學觀點：是指用勻變速運動的公式來解決實際問題，一般有兩種情況．①帶電粒子的初速度方向與電場線共線，則粒子做勻變速直線運動．②帶電粒子的初速度方向垂直電場線，則粒子做勻變速曲線運動(類似于平拋運動)．四、用兩種觀點解決帶電體在電場中運動問題72(2)當粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一定要采取平拋運動的解決方法：①兩個方向分別研究，即采用分解的方法，要分解位移還是分解速度要視具體情況而定．②兩個方向上的運動是同步的．(2)當粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一定要采取平拋運動的732．能量觀點首先對帶電體受力分析，再分析運動形式，然后再根據(jù)具體情況選用公式計算．(1)若選用動能定理，則要分清有多少個力做功，是恒力做功還是變力做功，同時要明確初末狀態(tài)及運動過程中動能的增量．2．能量觀點74(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運動中共有多少種能參與轉(zhuǎn)化，哪些能量是增加的，哪些能量是減少的，表達式有幾種．①初狀態(tài)和末狀態(tài)的能量相等，即E初＝E末．②增加能量的總和等于減少能量的總和，即ΔE增＝ΔE減．這種方法不僅適用于勻變速運動，對非勻變速運動(非勻強電場中)也同樣適用．(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運動中共有多少種能參75特別提醒運動學公式只適用于處理勻強電場中的運動問題，而能量觀點更普遍適用于各種電場中的運動，所以應(yīng)隨時想到應(yīng)用能量觀點處理帶電粒子的運動問題，可能對解題帶來方便．特別提醒76課堂互動講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－7課堂互動講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－777A．電子到達B板時動能為eUB．電子從B到C動能變化為零C．電子到D板時動能為3eUD．電子在A板與D板間往復運動【解析】電子在A、B間加速，加速電壓為U，故選項A對；B、C板間電壓為零，故B也對；電子在C、D板間做減速運動，且電壓為2U，故到不了D板，所以選項C錯而D對．A．電子到達B板時動能為eU78【答案】

C【思維升華】

(1)若在勻強電場中加速，可根據(jù)運動學觀點或能量觀點來處理．(2)若在非勻強電場中加速，則只能根據(jù)能量觀點．【答案】C79帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例2一個質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的粒子，以初速度為零進入一個電壓為U1的加速電場加速后，又垂直進入一個電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上，整個裝置的其他參量如圖13－9－8所示．試求：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例2一個質(zhì)量為m，帶