1、1.9 带电粒子在电场中的运动学案（第1课时） 【学习目标】1、由生活问题转化为理想科学实验，并分析、解决问题的能力2、分析带电粒子在电场中的运动规律，并能解决平衡、匀变速和偏转方向的问题【过程与方法】 将生活或科学问题，转化为理想实验，并进行简化为对习题分析、解决。从而增进人类对客观世界的认识。【情感态度价值观】1、 渗透物理学方法：理想化模型建立与理解。2、 科学探究与分析问题的意志品质。3、 感受、了解科学技术对生活的影响与改变。【重点难点】运用电学知识和力学知识综合处理带电粒子平衡、匀变速直线、偏转问题。【知识链接】1、牛顿第二定律的表达式是 2、动能定理的表达式是 3、请同学们右框中
2、画出：质点做平抛运动轨迹示意图、坐标系、在轨迹图中标出质点经过时间t时，速度VX、Vy、V合位移Sx、Sy 、S合的图示4、（1）平抛运动的特点：速度沿 方向，受 力作用，受力方向与速度方向 ，运动轨迹为抛物线。（2）处理平抛运动的方法：一般分解为：水平方向的 ，竖直方向的 （3）平抛运动规律：经过时间t，速度关系：VX= Vy= V合= 速度偏转角正切值tan= 位移关系：Sx= Sy= S合= 位移偏转角正切值tan= 【学习过程】一、带电粒子的受力特点1、对于基本粒子，如电子、质子、粒子、正负离子等，受到的万有引力（重力）远小于静电力。除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力
3、（但并不忽略质量）。2、对于宏观带电体，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或明确的暗示以外，必须考虑重力。二、带电粒子在匀强电场中的运动1、带电粒子处于平衡状态。例1、如图所示，平行板电容器与电压为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，板间距为d。一带电油滴，质量为m，位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。求油滴所带电量及电性。拓展：若观察到初速为零的油滴加速下降，则能否调整下列各项：电源电压U,电容器极板间距d，油滴质量m，油滴电量q，使油滴由加速变为匀速？若能，应如何调整？2、带电粒子在匀强电场中的加速例2图为两个带小孔的平行金属板，板间电压为U，一带电粒子质量为m、电荷量为q，从左孔以初速
4、度V0进入板间电场，最终从右孔射出。不计粒子重力。求：粒子从右孔射出时的速度V ？U+（1）由动力学知识求解（先求加速度，再根据运动学公式求V）（2）由功能关系求解。（动能定理）（3）比较两种解法有什么不同？思考与讨论：上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？例3、炽热的金属丝可以发射电子。如图所示，在炽热金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出电子穿出后的速度有多大？（设电子刚从金属丝射出时的速度为零电子的质量m=0.910-30Kg，电子的
5、电荷量e=1.610-19C（保留一位有效数字）3、带电粒子的偏转如果带电粒子垂直电场方向进入匀强电场，受力有什么特点？会做什么运动呢？（不计重力）v0yyL2L1例4 如图，平行板间电压为U，板间距离为d，板长为L1。一带电粒子质量为m，电荷量为q，以初速度v0垂直于场强方向从板中间射入电场中，离开电场中沿直线打在光屏上。光屏到平行板近端的距离为L2。不计粒子重力。求（1）粒子在到达光屏前做什么运动？（2）粒子在电场中运动的时间。（3）图中的偏转距离y 。（4）速度的偏转角 的正切值。（5）光屏上对应偏距y思考并证明：离开电场中时，粒子速度反向交与极板中线的中点。三、课堂小结并学习书P38科
6、学漫步范德格拉夫静电加速器四、作业【基础训练】1一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它可能出现的运动状态是 ()A匀速直线运动 B匀加速直线运动 C匀变速曲线运动 D匀速圆周运动2下列带电粒子经过电压为U的电压加速后，若初速度均为0，则获得速度最大的粒子是( )A质子 B氚核 C氦核 D钠离子Na3如图，在场强为E，方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m，带电量为q的微粒，从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是 ()A外力的方向水平 B外力的方向竖直向上C外力的大小等于qEmg D外力的大小等于4如图所示，一电荷量为q，质量为m的带电粒子
7、以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间已知两极板的长度l，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题(粒子只受电场力作用且上极板带正电)(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为_，方向_，加速度大小为_，方向_(2)粒子在x方向上做_运动，在电场中的运动时间为_(3)粒子在y方向上做_运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为_当其他条件不变，d增大时偏离距离将_(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为_，如果偏转的角度为，那么tan_.当其他条件不变，U增大时角将_【提高训练】5、某种金属板M受到某种紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，其速度大小也不相同在M旁
8、放置一个金属网N如果用导线将MN连起来，M射出的电子落到N上便会沿导线返回M，从而形成电流现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加一个电压U，发现当U125V时电流表中就没有电流问：被这种紫外线照射出的电子，最大速度是多少？图1856如图185所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d，求： 粒子做什么运动？并求的大小；离子在偏转电场中运动时间；离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；离子在偏转电场中的加速度；离子在离开偏转电场时的横
9、向速度；离子在离开偏转电场时的速度的大小；离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；离子离开偏转电场时的偏转角的正切值tg1.9 带电粒子在电场中的运动(第2课时)时间：2016-05-20 地点：实验室412 班级：高一（11）授课：王文忠【学习目标】1、分析带电粒子在电场中的运动规律，并能解决加速和偏转方向的问题2、知道示波管的构造和基本原理。【过程与方法】示波管电子落点图像演示，电子运动分析，生活中示波管应用【情感态度价值观】1、 渗透物理学方法：理想化模型建立与理解。2、 科学探究与分析问题的意志品质。3、 科学技术对生活的影响与改变。【重点难点】运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题演示示
10、波器正弦式信号图像一、示波管及其工作原理 (1)构造及功能如图l82所示 电子枪：发射并加速电子 偏转电极YY，：使电子束竖直偏转(加信号电压) 偏转电极XX，：使电子束水平偏转(加扫描电压) 荧光屏 (2)工作原理(如图182所示) 偏转电极XX，和YY，不加电压，电子打到屏幕中心；若电压只加XX，只有X方向偏；若电压只加YY，只有y方向偏；若XX，加扫描电压，YY，加信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象二、请同学们思考：在XX、YY加如下电压时，电子的运动，并画出荧光屏亮点图。（加电压后，电子都能从偏转电极飞出运动到荧光屏）1、XX、YY单独加恒定电压2、XX、YY同时加恒定电压由于加速
11、后的电子速度数量级106m/s，偏转电极板长度几厘米，则电子通过偏转电极的时间数量级是多少？3、XX、YY单独加扫描电压4、YY加正弦式电压5、YY加正弦式电压，XX加恒定电压6、XX加扫描电压，同时YY加正弦式电压示波器演示分析结果。小结：屏幕出现完整周期个正弦波图的条件：三、示波器应用：CRT电视显像管四、课堂小结五、作业图18161一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子 ( )A都具有相同的质量 B都具有相同的电荷量C电荷量与质量之比都相同 D都是同位素2如图1816所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点倾斜向上进入
12、水平方向的匀强电场中，若油滴达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置( )A、P点的左上方 B、P点的右上方 C、P点的正上方 D、上述情况都可能3. 如图所示为一示波管内部结构示意图，A 、B为水平放置的电极，C、D为竖直放置的电极，为使阴极发射出的电子能打在荧光屏上的区域“”，则A、B间加的电压UAB和C、D间加的电压UCD应该是( )A.UAB0，UCD0 B.UAB0，UCD0 C.UAB0，UCD0 D.UAB0，UCD04. 氘核(电荷量为+e，质量为2m)和氚核(电荷量为+e、质量为3m)经相同电压加速后，垂直偏转电场方向进入同一匀强电场飞出电场时，运动方向的偏转角的正切值
13、之比为（不计原子核所受的重力） ( ) A1：2 B2：1 C1：1 D1：4图18175 如图1817所示，从静止出发的电子经加速电场加速后，进入偏转电场若加速电压为U1、偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下)，可选用的方法有 ( ) A使U1减小为原来的1/2 B使U2增大为原来的2倍 C使偏转电场极板长度增大为原来的2倍 D使偏转电场极板的间距减小为原来的1/26一个初动能为Ek的电子，垂直电场线飞入平行板电容器中，飞出电容器的动能为2Ek，如果此电子的初速度增至原来的2倍，则它飞出电容器的动能变为 ( )A4Ek B8Ek C4
14、.5Ek D4.25Ek7. 电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的油滴实验的原理如图1819所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力 (1)调节两金属板间的电势u，当u=U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动该油滴所带电荷量q为多少?图1819(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u=U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q.【提高训练】图18188如图1818所示是某示波管的示意图，如果在水平放置的偏转电极上加一个电压，则电子束将被偏转每单位电压引起的偏转距离叫示波管的灵敏度，下面这些措施中对提高示波管的灵敏度有用的是 ( ) A尽可能把偏转极板L做得长一点 B尽可能把偏转极板L做得短一点 C尽可能把偏转极板间的距离d做得小一点 D将电子枪的加速电压提高图18139如图1813所示，A、B为两块足够大的平行金属板，两板间距离为d，接在电压为U的电源上在A板上的中央P点处放置一个电子放射源，可以向各个方向释放电子设电子的质量m、电荷量为e，射出的初速度为v求电子打在B板上区域的面积7 / 7
