2013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章 第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)

第九節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第十節(jié)靜電的利用和防止(略)第九節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)難點(diǎn)：1.重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．2．難點(diǎn)：綜合應(yīng)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)處理偏轉(zhuǎn)問題．學(xué)法指導(dǎo)：嘗試用運(yùn)動(dòng)和能量?jī)煞N方法解決帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，體會(huì)兩種方法的各自的優(yōu)點(diǎn)．目標(biāo)概覽2

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè)第九節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)梳理課時(shí)活頁(yè)訓(xùn)練 核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè)第基礎(chǔ)知識(shí)梳理課時(shí)活頁(yè)3基礎(chǔ)知識(shí)梳理qU基礎(chǔ)知識(shí)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(jìn)入電場(chǎng)，設(shè)板長(zhǎng)l，板間相距d，兩極板間電壓為U，不計(jì)粒子的重力，忽略電容器的邊緣效應(yīng)，認(rèn)為帶電粒子從進(jìn)入到離開電容器一直在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．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(chǎng)線方向做_______直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝F/m＝_____＝qU/md.射出電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)的距離y＝at2/2，其中t為飛行時(shí)間．垂直于電場(chǎng)線方向做______運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，什么情況下，用運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)都能處理？什么情況下，不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)求解？(2)在處理帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問題時(shí)，與處理物體的平拋運(yùn)動(dòng)有哪些相似之處？思考7【思考·提示】

(1)①若在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)來處理．②若在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，則只能根據(jù)能量觀點(diǎn).(2)都利用運(yùn)動(dòng)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(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)122013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)13核心要點(diǎn)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(huì)遇到是否考慮重力的困惑．核心要點(diǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，即mg?qE，則可忽略重力的影響．譬如，一電子在電場(chǎng)強(qiáng)度為4.0×103V/m的電場(chǎng)中，它所受的電場(chǎng)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(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，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(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，即mg?15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．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(gè)重要的結(jié)論圖13－9－5二、兩個(gè)重要的結(jié)論圖13－9－5182013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)19由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無(wú)關(guān)，僅決定于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡一定重合．由③式可知，粒子的偏角與粒子q、m無(wú)關(guān)，僅決定于加速電場(chǎng)和偏202013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)21即時(shí)訓(xùn)練(2011年南京模擬)一束一價(jià)正離子流垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，若它們飛出電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)角相同，如圖13－9－6所示，則可以判斷它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)(

)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(dòng)能D．一定具有相同的動(dòng)量圖13－9－6即時(shí)訓(xùn)練圖13－9－6222013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)23三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)(電場(chǎng)、重力場(chǎng))中，除受電場(chǎng)力外，還要考慮所受重力，即兩個(gè)場(chǎng)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(duì)粒子進(jìn)行受力分析，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或動(dòng)能定理解決．三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題24特別提醒粒子的運(yùn)動(dòng)情況取決于粒子的受力和初狀態(tài)：1．直線運(yùn)動(dòng)：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(yùn)動(dòng)：合力與速度不平行．3．圓周運(yùn)動(dòng)：合外力提供向心力．特別提醒25四、用兩種觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題1．運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)：是指用勻變速運(yùn)動(dòng)的公式來解決實(shí)際問題，一般有兩種情況．①帶電粒子的初速度方向與電場(chǎng)線共線，則粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．②帶電粒子的初速度方向垂直電場(chǎng)線，則粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類似于平拋運(yùn)動(dòng))．四、用兩種觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題26(2)當(dāng)粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定要采取平拋運(yùn)動(dòng)的解決方法：①兩個(gè)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(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)是同步的．(2)當(dāng)粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定要采取平拋運(yùn)動(dòng)的272．能量觀點(diǎn)首先對(duì)帶電體受力分析，再分析運(yùn)動(dòng)形式，然后再根據(jù)具體情況選用公式計(jì)算．(1)若選用動(dòng)能定理，則要分清有多少個(gè)力做功，是恒力做功還是變力做功，同時(shí)要明確初末狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能的增量．2．能量觀點(diǎn)28(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運(yùn)動(dòng)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(dá)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(yùn)動(dòng)，對(duì)非勻變速運(yùn)動(dòng)(非勻強(qiáng)電場(chǎng)中)也同樣適用．(2)若選用能量守恒定律，則分清帶電體在運(yùn)動(dòng)中共有多少種能參29特別提醒運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只適用于處理勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，而能量觀點(diǎn)更普遍適用于各種電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)隨時(shí)想到應(yīng)用能量觀點(diǎn)處理帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題，可能對(duì)解題帶來方便．特別提醒30課堂互動(dòng)講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－7課堂互動(dòng)講練帶電粒子的加速問題例1圖13－9－731A．電子到達(dá)B板時(shí)動(dòng)能為eUB．電子從B到C動(dòng)能變化為零C．電子到D板時(shí)動(dòng)能為3eUD．電子在A板與D板間往復(fù)運(yùn)動(dòng)【解析】電子在A、B間加速，加速電壓為U，故選項(xiàng)A對(duì)；B、C板間電壓為零，故B也對(duì)；電子在C、D板間做減速運(yùn)動(dòng)，且電壓為2U，故到不了D板，所以選項(xiàng)C錯(cuò)而D對(duì)．A．電子到達(dá)B板時(shí)動(dòng)能為eU32【答案】

C【思維升華】

(1)若在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)來處理．(2)若在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，則只能根據(jù)能量觀點(diǎn)．【答案】C33帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例2一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的粒子，以初速度為零進(jìn)入一個(gè)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后，又垂直進(jìn)入一個(gè)電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上，整個(gè)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(gè)質(zhì)量為m，帶電34圖13－9－8(1)射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離；(2)射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角的正切值；(3)打在熒光屏上的位置到中心點(diǎn)O的距離．圖13－9－8(1)射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離；352013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)362013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)372013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選修3-1)38【思維升華】這是一個(gè)先加速又偏轉(zhuǎn)的綜合題．粒子先在U1的電場(chǎng)中加速后獲得一定速度，進(jìn)入U(xiǎn)2的電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后不受任何力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)直至打在熒光屏上．【思維升華】這是一個(gè)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(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)電場(chǎng)．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(shí)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(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖1340圖13－9－10圖13－9－10412013屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第13章第九、十節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》(人教版選