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1、课题9 带电粒子在电场中的运动(2课时)学习目标：1熟练掌握带电粒子在加速电场中运动的分析方法和规律。2熟练掌握带电粒子在偏转电场中运动的分析方法和规律。3理解示波管的工作原理。活动方案：活动一：知识回顾1带电粒子在匀强电场中所受的电场力为 力，表达式为 2带电粒子在电场中运动过程中，电场力做功与 无关，只与 有关，它们之间的关系式为 3在匀强电场中，电场强度与电势差之间的关系为 4平行板电容器两板间的电场可近似看作是匀强电场，其场强为 5. 了解常见带电粒子带电粒子：如 、 、 等，由于质量很小，虽然它们也会受到 的作用，但 一般 静电力，可以忽略。带电颗粒：如 、 、 等，无特殊说明的情况
2、下，一般要考虑它们受到的重力。活动二：掌握带电粒子在电场中加速运动的分析方法和规律：问题1：一使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办？（结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性）+U-.-qU.+q方案1：方案2：问题2：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的？ 问题3：结合图示，分别从运动学的角度和能量的角度两个方面推导，当v0=0时，带电粒子到达另一极板时的速度大小？方法一：方法二：问题4：结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（W=FScos恒力，W=qU任何电场）讨论各方法的实用性地。即时训练1：若初速度v00，推导最终的速度表达式。即时训练2：如图所示，在点电荷+
3、Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子 （氦的原子核）分别从A点由静止释放到达B点，这们的速度大小之比为多少？+QAB归纳1：过渡：如果带电粒子在电场中运动方向与加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢？下面我们通过一种较特殊的情况来研究。-+-q活动三：掌握带电粒子在电场中偏转的分析方法和规律：问题1：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场，讨论：（1）分析带电粒子的受力和运动情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么？（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗？小结：（1）：（2）：（3）：-+-q问题2：如图所示，设负电荷带电荷量为
4、q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速度为v0，试求（不计重力）： （1） 带电粒子受力和运动情况分析。 （2） 带电粒子在电场中运动的时间t。 （3） 粒子运动的加速度。（4） 粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。（5） 粒子在离开电场时竖直方向的分速度。（6） 粒子在离开电场时的速度大小。（7） 粒子在离开电场时的偏转角（比较粒子射出电场时速度方向偏转的角度与位移方向偏转的角度的关系）（8） 带电粒子射出电场后作何种运动？即时训练3：一个氢离子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两板间，它飞离电场时的偏转距离为d.如果换成一个两价氦离子以速度2v沿同样的方向飞入该电场，则飞离
5、电场时的偏转距离为多少？即时训练4：如图所示，平行金属板长为L，一个带电为+q、质量为m的粒子以初速度v0紧贴上板垂直射入电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30角，粒子重力不计，求：（1）粒子末速度大小（2）电场强度（3）两极板间距离归纳2：活动四：带电粒子在电场中先加速后偏转问题3：如图，质量为m，带负电q的粒子，在静电力作用下，由静止开始，经过加速电压U1加速后进入偏转电场U2，试求：（1）偏移的距离y？；（2）偏移的角度 ？小结：根据上式可知，粒子的偏角与 无关，仅决定于 .即不同的的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是 .即时训练5：一
6、束电子流在经U5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?活动五：了解示波管的结构和原理1示波管的结构如图，示波管主要由、和三部分组成。管内抽成，电子枪通电后发射，电子在电场作用下被加速，然后进入电场。偏转电极一般有相互 的两组，一组控制偏转，一组控制偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。2示波管的YY偏转电极上加的是 的信号电压。这个电压是 ，XX偏转电极通常接入仪器自身产生的 电压，叫做 。如果信号电压是周期性的，并且扫描电压和信
7、号电压的周期 ，就可以再荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象了。即时训练6：如图所示是一个说明示波管工作的部分原理图，电子经加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏移量为h，两平行板间距为d，电压为U，板长为l ，每单位电压引起的偏移量(h/U)叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用的方法是 ( ) A增加两板间的电势差U B尽可能缩短板长lC尽可能减小板距d D使电子的入射速度v0大些课堂反馈：1下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是（ ）A质子(H) B氘核(H) C粒子(He) D钠离子(Na+)2让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进
8、入匀强电场，要使它们最后偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的（ ）A初速度 B动能 C质量 D无法确定 3. 如图所示，一个质量为m，带电量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板要使粒子的入射速度变为v/2，仍能恰好穿过电场，则必须再使（ ）A粒子的电量变为原来的1/4B两板间电压减为原来的1/2lddv0mqC两板间距离增为原来的4倍D两板间距离增为原来的2倍4一束电子流在经U1=5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间d=1.0cm ，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？5AvBvAB150E如图所示，一个电子以4106 m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成150角方向飞出，那么，A、B两点间的电势差为多少伏?(电子的质量为9.11031 kg)3
