专题 带电粒子在匀强电场中的运动典型例题

 物理学科导学案 班级： 高一（1） 姓名：孙传广 审核人：高一物理组 实际教学日期2017. 9.11 总课题 专题: 带电粒子在匀强电场中的运动典型例题 1 课时 学案 总课时2 第课题 专题: 带电粒子在匀强电场中的运动典型例题 课型 习题课 一、知识与技能： 1．带电粒子在匀强电场中——共点力的平衡 2．带电粒子在匀强电场中----带电粒子做匀变速运动加速减速及图像问题。 3．初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。 4.示波管的主要构造和工作原理。 目标要求 ①深入理解围绕‘电场’、‘带电粒子’问题中的力学知识与能量知识 教 ②带电微粒在电场中运动是电场知识和力学知识的结合，分析方法和力学的分析方学 法是基本相同的 目 标 二、过程与方法 构建模型法：用学生以有的知识为背景展开，教会学生通过构建物理基本模型来寻找解决问题的方法，讲练结合法，通过典例精析、让学生感到带电粒子在匀强电场中的运动问题不再难解、不再遥远。 三、情感态度与价值观 1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。 2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。 教学 重点 教学重点：带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）和偏转规律 教学 教学难点：带电粒子在电场中的运动问题中应用动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、难点 场强等相关知识解决问题及应用。 学法 指导 构建模型、合作探究、精讲精练、 教 学 过 程 师 生 互 动 典型例题或方法指导 引入:某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 我们知道，把一个带电粒子放进电场中，它就具有一定的电势能并受到电学生思考并回答 场力的作用，因此它可能会作各种各样的运动，这在现代科学技术设备中 有广泛的应用。 那么:1.带电粒子在匀强电场中运动状态： 2.电场中的带电粒子一般可分为下面两类： a、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。 b、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。 问题：它们在受力分析时是否计重力？ 一．带电粒子在电场中的平衡问题 例 1：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带带电粒子在电场中的正电还是负电?如果粒子的质量为m,电场强度为平衡 解题步骤：①选取研E，则其电荷量为多少？ 究对象。②进行受力 分析，注意电场 力的方向特点。③由平衡条件列方程求 解。 变式训练1：带电小球用细绳悬挂，在电场中处于静止状态，细绳与竖起方向的夹角为θ，如图所示，该粒子带正电还是负电?如果粒子的质量为m,两板间距离为d,电压为U，则其电荷量为多少？它与负极板的距离为X，剪断细绳，小球做什么运动？到达负极板的速度是多大？时间为多少？ 一、带电粒子在匀强电场中的加速运动（直线运动） 【例2】如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。在 板间靠近正极板附近有一带正电荷q的带电粒子，它在电场力作用下由静 止开始从正极板向负极板运动，到达负极板的速度为多大？粒子到达极板 的时间为多少？ M N 讨论带电粒子在电场 中做直线运动(加速或 减速)的方法： q (1)能量方法——能量 U 守恒定律； (2)功能关系——动能 定理； (3)力和加速度方法 ——牛顿运动定律，变式训练2：带电粒子所带的电量为q,质量为m，板间电势差为U,板距为匀变速直线运动 公式。 d,板长为L，电荷由正极板边缘A点静止释放，粒子沿直线AB运动到负 极板，试问粒子带什么电？做什么运动？粒子到达负极板的速度为多大？ 时间为多少？

物理学科导学案 班级： 高一（1） 姓名：孙传广 审核人：高一物理组 实际教学日期2017. 9.11 二、带电粒子在匀强电场中的加速运动（图像问题） 例3：两个相距为d 的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =0时刻在A孔处无初速释放, 1）试判断带电粒子能否穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高） 2）作出粒子运动的V－t图象 三、带电粒子在电场中的偏转（垂直于场射入）  【例4】质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速v0沿垂直于电场的方向，进入长为l、间距为d、电压为U的平行金属板间的匀强电场中，粒子将做匀变速曲线运动，如图所示，若不计粒子重力，则可求出如下相关量： 分析方法 ： （1）粒子穿越电场的时间t： （2）粒子离开电场时的速度v （3）粒子离开电场时的侧移距离y： （4）粒子离开电场时的偏角： （5）速度方向的反向延长线必过偏转电场的中点 带电粒子在匀强电场 中的偏转 (1)研究条件：带电粒 子垂直于电场方向进入匀强电场。 如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强(2)处理方法：类似于电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速度变为原来的两倍,而电平抛运动，应用运动子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离就变为原来的合成与分解的 的( ) 方法。 11①沿初速度方向做匀 A.2倍 B.4倍 C. 2 倍 D. 4 倍 速直线运动，运动时 间t＝l。 ②沿电场方向，做初v 0 速度为零的匀加速直 线运动。 V U 四、带电粒子经加速电场后进入偏转电场 【例5】如图所示，由静止开始被电场（加速电压为U1）加速的带电粒子 平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入，从右侧射出，设在此过 程中带电粒子没有碰到两极板。若金属板长为L，板间距离为d、两板间 电压为U 2，试求出带电粒子的侧向位移和偏转角。 U1 L q q v1 v0 U2 d v1  v2 变式训练3：如图所示，由静止开始被电场（加速电压为U1）加速的带电 粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入。若金属板长为L， 板间距离为d、两板间电压为U 2，试讨论带电粒子能飞出两板间的条件？ U1 L q d U2 五、带电粒子在电场中的偏转打在荧光屏（示波器的原理） 【例6】如图所示，电子经U1电压加速后以速度v0进入偏转电压为U2 的电场中，电子离开电场后打在距离偏转电场为L的屏上，试求电子打在 屏上的位置与屏的中点的距离y（平行板的长度为，板间距离为d） 物理学科导学案 班级： 高一（1） 姓名：孙传广 审核人：高一物理组 实际教学日期2017. 9.11 巩固提升： 练习1、下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒 子速度最大 （ ） A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子 学生课后思考并进行哪种粒子动能最大（ C ） 反思、归纳方法 练习2：如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电。 现有质量为m，带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度V0 竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电 势差UAB应为多少？ 练习3：平行板相距d，中间有正方向水平向左、大小按如图所示的图线 变化的电场，位于电场中A点的质量为m的电子在t=0时速度为零，在t＝1s时，电子离开A点的距离大小为L。则： （1）画出电子运动的速度图象 （2）在t＝2s时，电子将处在何处？ U /U 0 1 2 3 4 t － U/0 练习4.如图6－4－10，让一价氢离子．一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分成三股？请说明理由． 图6－4－10 看高考：如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求： （1）小球到达小孔处的速度； （2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； （3）小球从开始下落运动到下极板的时间。 作业：同步练习 板书设计：专题: 带电粒子在匀强电场中的运动典型例题 一、带电粒子在匀强电场中的运动分类： 直线运动 曲线运动 二、解题方法归纳： 小结： 课后反思