《《帶電粒子在電場中運(yùn)動》導(dǎo)學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《帶電粒子在電場中運(yùn)動》導(dǎo)學(xué)案（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動1.學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動時的加速度、速度、位移等變化規(guī)律。 2.學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力做功、電勢、電勢差、等勢面等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動時的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。 3.了解示波管的工作原理,體會電場知識在科技中的運(yùn)用。 1.帶電粒子在電場中的加速 真空中有一對平行板,A板接電源的正極,B板接電源的負(fù)極,兩極板間形成勻強(qiáng)電場。在兩板間若要加速一個電子,獲得最大的速度,該電子應(yīng)從①B極板釋放。若極板間電勢差為U,電子質(zhì)量為m、電荷量為 ,加速后的最大速度為 ② 。 q 2帶電粒子在勻強(qiáng)電場

2、中的偏轉(zhuǎn) . (1)進(jìn)入電場的方式:以初速度v0③垂直于電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場。 (2)受力特點:靜電力大?、懿蛔?且方向與初速度v0的方向⑤垂直。 (3)運(yùn)動特點:做⑥勻變速曲線運(yùn)動,與力學(xué)中的平拋運(yùn)動類似 ,故稱作⑦類平拋運(yùn)動。 (4)運(yùn)動規(guī)律: 速度:??=⑧?? ?? 0 垂直電場方向{ ⑨??0t 位移:??= 運(yùn)動 速度:????= at=⑩ 平行電場方向{ 1 2

3、 位移:??=2a??=? {偏轉(zhuǎn)角度:tan??=? 3.示波管 (1)示波器的核心部件是示波管 ,示波管是真空管,主要由三部分組成,這三部分分別是 電子槍、偏 轉(zhuǎn)電極、熒光屏。 (2)工作原理:通過燈絲發(fā)射的電子在電子槍陰極和陽極間受靜電力的作用被 加速,形成電子束,進(jìn) 入偏轉(zhuǎn)電極YY'、XX'。電子束在YY'、XX'中受到靜電力的作用 ,發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,打到熒光屏上形成亮 斑。 主題1:帶電粒子在電場中的加速 閱讀教材中“帶電粒子的加速”部分的內(nèi)容

4、,回答下列問題。 (1)教材中對圖1.9-1(計算粒子到達(dá)另一個極板時的速度)情形是從功能轉(zhuǎn)化角度運(yùn)用動能定理分析 的,你能否利用牛頓第二定律從動力學(xué)角度進(jìn)行分析(2)如果帶電粒子不是由靜止開始,而是以初速度少?如果沿著不同的路線,到達(dá)負(fù)極板時的速率相等嗎? v0從正極板向負(fù)極板運(yùn)動? ,到達(dá)負(fù)極板時的速率是多 主題2:類平拋運(yùn)動閱讀教材中“帶電粒子的偏轉(zhuǎn)”和例題2中的內(nèi)容,回答下列問題。 (1)例題2中帶電粒子在電場中受到的靜電力是恒力嗎?為什么?粒子受到的靜電力的方向與其初速度的方向是什么關(guān)系? (2)把帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電極中的運(yùn)動與研究平拋運(yùn)動的方法進(jìn)行類比

5、。為什么我們常把垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子的運(yùn)動叫作類平拋運(yùn)動,它與平拋運(yùn)動有哪些相似之處?又有哪些不同之處? 主題3:帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)在例題2中電子射出極板后將做什么運(yùn)動?是否仍然可以用分運(yùn)動的合成來研究其在電場外的運(yùn)動? (2)在例題2中,電子穿出極板的時間為t=??,如果增大極板間電勢差??0U,電子是否可能飛不出極板?如 果飛不出極板,電子將落在哪里?電子運(yùn)動的時間由哪些量決定? 主題4:示波管的原理閱讀教材中“示波管的原理”的內(nèi)容,回答下列問題。 (1)如果建立如圖坐標(biāo)系把熒光屏分為四個象限,那么要電子打在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限,應(yīng)該分別在YY'、X

6、X'上加什么樣的電壓? (2)如果XX'上不加電壓,僅在YY'上加變化的電壓,那么熒光屏上的亮斑將會在什么位置移動?如果同 時在XX'上加上鋸齒形掃描電壓,將會起到什么效果? 1 下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過電壓為 U 的電場加速后,粒子速度最大的是()。 . A質(zhì)子 B氘核 C氦核 D鈉離子Na+ . . . . 2 .圖示是示波管的原理圖,下列說法正確的是( )。 示波管內(nèi)要抽成真空B.電子槍兩極間可接交流電壓C.在偏轉(zhuǎn)電極XX'加上偏轉(zhuǎn)電壓會使電子在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.通過熒光屏上出現(xiàn)的亮斑才能顯現(xiàn)電子

7、的位置 一帶電粒子在電場中只受靜電力作用時它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)是3.,．．．A.勻速直線運(yùn)動B.勻加速直線運(yùn)動C.勻變速曲線運(yùn)動D.勻速圓周運(yùn)動()。 4.如圖所示,一質(zhì)量為4.0×10 -15 kg、電荷量為 -9 C的帶正電質(zhì)點,以 4.0×10 4 m/s的速度垂直于 2.0×10 電場方向從a點進(jìn)入勻強(qiáng)電場區(qū)域 ,并從b點離開電場區(qū)域。離開電場時的速度為 5.0×104m/s,由此可 知,電場中a、b兩點間的電勢差 φa-φb= V;帶電質(zhì)點離開電場時的速度在電場方向上的分量為 m/s。(不考慮重力作用)

8、 拓展一、帶電粒子在電場中的加速 1.如圖所示,在點電荷+Q的電場中有A、B兩點,將質(zhì)子和α粒子分別從A點由靜止釋放,到達(dá)B點時,它們的速度大小之比為多少?(α粒子是指失去電子的氦核)拓展二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析 2如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為 、電場強(qiáng)度為 E 的勻強(qiáng)電場,在與右側(cè)虛線相距也為 . L L 處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為 、質(zhì)量為 的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的 +q m 初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點為O。試求: (1)粒子從射入到打在屏

9、上所用的時間。 (2) 粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值 tanα。 (3) 粒子打在屏上的點 P 到點 O 的距離。 x 帶電粒子在電場中的運(yùn) 帶電粒子的加速:????= - (適用于任何電場) 帶電粒子的偏轉(zhuǎn) ??軸:??= ??t 動 { 0 (類平拋運(yùn)動) 1 2 ??軸:??= 2a??= {示波管的原理答案課時1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動 知識體系梳理 ①B② √2???? ③ 垂直于 ④ 不變 ⑤ 垂直 ⑥ 勻變

10、速曲線運(yùn)動 ⑦ 類平拋運(yùn)動 0 0 ?????? ?? ⑧v⑨vt ⑩????d 0 2 ?????? 2????2d 0

11、 ?????? 電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏 加速 偏轉(zhuǎn) 2 ?????? 0 重點難點探究 主題1:( 1)從動力學(xué)角度分析,粒子在勻強(qiáng)電場中受到的靜電力 F=Eq=??,由a=??,v 2 =2

12、ad得v=√2????。 ???? ?? ?? (2)如果帶電粒子不是由靜止開始 ,而是以初速度 v 0從正極板向負(fù)極板運(yùn)動 ,則有1 2 1??2 ,因此到達(dá) 2mv- 2m0 =qU v=√??0 2 2???? ,所以如果沿著不同的路線 ,達(dá)到負(fù)極板時的速率相 負(fù)極板時的速率 +??。靜電力做功與路徑無關(guān) 等。

13、 主題2:( 1)由于兩平行板間的電場是勻強(qiáng)電場 ,所以帶電粒子在極板間受到恒定的靜電力作用 ,靜電力的方 向與粒子射入電場中時的初速度方向垂直。 (2)垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子受到的靜電力與重力類似 ,是大小、方向不變的恒力 ,且與其初速度方向 垂直,帶電粒子必沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 ,在初速度方向上不受力 ,做勻速直線運(yùn)動,所 以把它叫作類平拋運(yùn)動。不同之處在于 ,我們高中階段研究重力場一般認(rèn)為是沒有邊際的 ,在同一地點不同 重物的加速度

14、都是相同的 ;勻強(qiáng)電場則一般是有邊界的 , 并且電場可能改變,不同帶電粒子的質(zhì)量、所帶電 荷量都有可能不同,因此在研究帶電粒子的類平拋運(yùn)動時需要考慮更多的實際問題。 主題3:( 1)電子射出電場后不再受到靜電力的作用 ,將做勻速直線運(yùn)動。其后的運(yùn)動也可以看作是 x方向速 度為v0的勻速直線運(yùn)動與y方向速度為v⊥的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動。 (2)如果增大極板間的電勢差 U,就會增大電場強(qiáng)度E,使電子受到的靜電力F增大,電子有可能飛不出極 板。如果飛不出極板,那么電子將落在Y極板上,它在y方向的位移就是其進(jìn)入電場瞬間離 Y極板的距離 2

15、???? d' ,由 ???? d' 、、 等量決定。 及 可知電子的運(yùn)動時間由 d'=2 a=???? Ud 主題4:( 1)如果使X正X'負(fù)、Y正Y'負(fù),則電子打在第Ⅰ象限;如果使X負(fù)X'正、Y正Y'負(fù),則電子打在第 Ⅱ象限; 如果使X負(fù)X'正、Y負(fù)Y'正,則電子打在第Ⅲ象限;如果使X正X'負(fù)、Y負(fù)Y'正,則電子打在第Ⅳ 象限。 (2)如果 上不加電壓,僅在 YY' 上加變化的電壓,那么熒光屏上的亮斑將會在 Y 軸上上下移動。如果同時 XX'

16、 在XX'上加上鋸齒形掃描電壓,將會使亮斑在Y方向移動的同時也在X方向移動,也就可以看出YY'上電壓隨時間變化的規(guī)律。 基礎(chǔ)智能檢測1.A2.ACD3.A4.9003×104全新視角拓展1.√2∶1 【解析】質(zhì)子和α粒子都是正離子,從 A 點釋放后,受靜電力作用加速運(yùn)動到 B 點,設(shè) 、 B 兩點間的電勢 A 差為U,由動能定理,對質(zhì)子:1mH??2=qHU2H對α粒子:1mα??2=qαU2α 所以 ?? ????α 1×4√2 。 H=√H=√= 1 ?? ???? 2×1 α αH 2.(1)2

17、?? ??0(2)?????? 2????023?????? (3)2????20【解析】(1)根據(jù)題意,粒子在垂直于電場線的方向上做勻速直線運(yùn)動,所以粒子從射入到打在屏上所用的2?? 時間t=??。 0(2)設(shè)粒子射出電場時沿平行電場線方向的速度為vy,根據(jù)牛頓第二定律,粒子在電場中的加速度:a=?????? 則vy=a????=?????????? 00???????? ?? 所以粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tanα==。 ??????200 1 ??2 1 2 2 (3)設(shè)粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)距離為 ???????????? y,則y=a( ) =· 2= 2 2 ?? 2 ????2???? 0 0 0 23?????? 解法一:x=y+Ltanα,解得x=2????2。 02??3?????? 解法二:x=vy??+y=2????2。 00 ?? ?? 2 解法三:由 ??+ 3 3?????? = 2得 2 。 ?? x=y= ?? 2???? 2 0