《高中物理 第一章 静电场 9 带电粒子在电场中的运动课件 新人教版选修31》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第一章 静电场 9 带电粒子在电场中的运动课件 新人教版选修31（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、9 带电粒子在电场中的运动1理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转的问题2知道示波管的构造和基本原理教学目标【重点】带电粒子在匀强电场中的运动规律【难点】运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题重点难点这部分内容要综合应用力学和电学知识，需要学生结合静电力不断联系受力、运动、功和能的知识，是高中阶段最难的一部分本教材先给出电荷在匀强电场中的两种特殊的运动：匀加速直线运动和类平抛运动，希望学生能自觉地联系原有的知识进行分析，并适当地复习一下有关的知识和规律不应操之过急，让学生先熟悉这类运动情况和分析的思路，为后续课中进一步的分析和讨论作准备教学建议【导入一】引入新课带电粒子在电场中
2、受到静电力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动具体应用有哪些呢？本节课我们来研究这个问题以匀强电场为例复习旧知教师活动：引导学生复习回顾相关知识点(投影)新课导入(1)牛顿第二定律的内容是什么？(2)动能定理的表达式是什么？(3)平抛运动的相关知识点(4)静电力做功的计算方法学生活动：结合自己的实际情况回顾复习师生互动强化认识：(1)a(注意是F合)(2)W合EkEk2Ek1(注意W合是合力做的功)新课导入(3)平抛运动的相关知识(4)WFlcos(恒力匀强电场)WqU(任何电场)【导入二】在光学成像技术中，科学家最早制造出
3、了透镜，此后随着物理科学的发展，人们又研究出了具有透镜效应的静电透镜，该技术用在显微技术上，使显微技术从原来光学显微镜放大的最大倍数2000倍增大到现在的300万倍静电透镜利用的就是一种特殊电场，使电子束能够会聚带电粒子在不同的电场中运动的形式和特点是不一样的，这节课我们来学习带电粒子在电场中的运动.新课导入1.运动状态分析:带电粒子沿静电力方向做运动.2.用功能观点分析:qU=,即v=.带电粒子在电场中的加速知识必备知识点一匀加速直线1.条件:带电粒子以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场.2.性质:轨迹为,这种运动称为类平抛运动.3.分析方法:(1)带电粒子在垂直于场强方向上做运动;(2)
4、带电粒子在沿静电力方向上做运动.带电粒子在电场中的偏转知识必备知识点二抛物线速度为v0的匀速初速度为零的匀加速1.示波管的主要构造:包括、和荧光屏等.2.示波管的工作原理(1)偏转电极YY的作用:加信号电压,电子打在荧光屏上时的偏转位移y=,y与偏转电压U2成.(2)偏转电极XX的作用:加扫描电压,使电子在方向偏转(扫描).示波管的原理知识必备知识点三正比电子枪XX偏转电极想一想带电粒子在匀强电场或非匀强电场中加速,计算末速度,分别应用什么规律研究?学习互动带电粒子的加速考点一要点总结带电粒子的加速(1)动力学分析:带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场,受到的静电力与运动方向在同一直线上,做加
5、(减)速直线运动,如果是匀强电场,则做匀加(减)速运动.(2)功能关系分析:粒子只受静电力作用,动能变化量与电势能的变化量在数值上相等,qU=mv2-m适用于一切电场.学习互动学习互动例1(多选)一平行板电容器充电后与电源断开,从负极板上某处由静止释放一个电子,设其到达正极板的速度为v1,运动过程中加速度为a1.现将两板间距离增为原来的2倍,再从负极板处由静止释放一电子,设其到达正极板的速度为v2,运动过程中加速度为a2,则()A.a1a2=11B.a1a2=21C.v1v2=12D.v1v2=1学习互动想一想带电粒子垂直于电场线进入匀强电场,你认为这种情况同哪种运动类似?这种运动的研究方法是
6、什么?学习互动带电粒子的偏转考点二要点总结学习互动图1912.两个结论(1)粒子从偏转电场射出时,其速度反向延长线与初速度方向的延长线交于一点,此点平分沿初速度方向的位移.(2)位移方向与初速度方向夹角的正切tan为速度偏转角的正切tan的,即tan=tan.学习互动学习互动例2质量为m、电荷量为+q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两水平极板间,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,已知板长为l,板间电势差为U,板间距为d,不计粒子的重力.(1)求粒子射入两极板间后的加速度,并说明其所做运动的性质;(2)求粒子通过电场所用的时间、粒子离开电场时水平方向和竖直方向的速度、离开电场时的合速度与
7、初速度方向的夹角的正切值;(3)求粒子离开电场时沿电场方向的偏移量y.学习互动学习互动【变式】如图1-9-2所示,一束带电粒子(不计重力)垂直于电场方向进入偏转电场,已知粒子的电荷量为q,质量为m;极板长度为l,间距为d,电势差为U.l、d、U为定值,q、m为变量.试讨论在以下情况中,粒子应具有什么条件,才能得到相同的偏转距离y和偏转角度.(1)以相同初速度v0进入偏转电场;(2)以相同初动能Ek0进入偏转电场.图192学习互动想一想示波管中的电子运动经过几个区域?分别做什么运动?打到屏幕上的偏移量由哪些因素决定?学习互动示波管类问题考点三要点总结学习互动图1-9-3学习互动例3(多选)示波管
8、的构造如图1-9-4所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的()A.极板X应带正电B.极板X应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y应带正电图1-9-4学习互动【变式】示波管的原理如图1-9-5所示,一束电子从静止开始经加速电压U1加速后,以水平速度沿水平放置的两平行金属板的中线射入金属板的中间.已知金属板长为l,两极板间的距离为d,竖直放置的荧光屏与金属板右端的距离为L.若两金属板间的电势差为U2,则光点偏离中线与荧光屏的交点O而打在O点正下方的P点,求O、P间的距离OP.图195学习互动备用习题图196备用习题备用习题2.如图197所示，平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，极板长为L
9、，极板间距离为d，极板与水平面间的夹角为，P、M两点恰好处在电容器的边缘，两极板正对区域均看成匀强电场现有一质量为m的带电液滴由两极板中的P点从静止开始沿与极板平行的直线运动到M点，此过程中克服空气阻力做功为W，重力加速度为g，求：(1)液滴的电荷量；(2)液滴刚开始运动时加速度的大小；(3)液滴到达M点时速度的大小图197备用习题备用习题3.如图198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，上极板正中央有一小孔质量为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时速度恰为零(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
10、)小球到达小孔处的速度的大小；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落至运动到下极板处的时间图198备用习题备用习题4.如图199所示，一平行板电容器的极板长度l4cm，板间距离d3cm，倾斜放置，使板面与水平方向的夹角37.若两板间所加电压U100V，一电荷量q31010C的负电荷以v00.5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中始终沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子的质量为多少？(g取10m/s2)图199备用习题备用习题自我检测1.(带电粒子在电场中的直线运动)(多选)如图1-9-6所示,M、N是真空
11、中的两块平行金属板,质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0由小孔射入板间电场,当M、N间电势差为U时,粒子恰好能到达N板.要使这个带电粒子到达M、N板间距的后返回,下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)()A.使初速度减小为原来的B.使M、N间电势差加倍C.使M、N间电势差提高到原来的4倍D.使初速度和M、N间电势差都减小为原来的图1-9-6自我检测自我检测2.(带电粒子在电场中的偏转)两平行金属板与电源相连,电子从负极板边缘垂直于电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出.现使电子射入时的速度变为原来的2倍,电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的长度应变为原来的(
12、)A.2倍 B.4倍 C.D.自我检测3.(带电粒子在电场中的偏转)(多选)某同学设计了一种静电除尘装置,如图1-9-7甲所示,其中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后两板为绝缘材料,上、下两板为金属材料.图乙是此装置的截面图,上、下两金属板与电压恒为U的高压直流电源相连,带负电的尘埃被吸入矩形通道时的水平速度为v0,当碰到下板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集,将被收集的尘埃数量与进入矩形通道的尘埃数量的比值称为除尘率.不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用,要增大除尘率,下列措施可行的是()自我检测A.只增大电压UB.只增大高度dC.只增大长度LD.只增大尘埃被吸入时的水平速度v0图1-9-7自我检测4.(带电粒子在电场中的偏转)如图1-9-8所示,长为L的平行金属板水平放置,两极板带等量的异种电荷,板间形成匀强电场,一个电荷量为+q、质量为m的带电粒子以初速度v0紧贴上板垂直于电场线的方向进入该电场,而后刚好从下板边缘射出,射出时其末速度与下板的夹角=30,不计粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)匀强电场的场强大小;(3)两板间的距离.图1-9-8自我检测自我检测
