1、1.9带电粒子在电场中的运动一、学习目标1、了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2、掌握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。 3、知道示波管的构造和基本原理二、学习重点和难点1重点：掌握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。2难点：能独立分析解决电场的加速和偏转问题三、你应该掌握的基本内容： 问题导思一：带电粒子的加速 说明：基本粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。有的带电微粒有特别说明，也可忽略重力。 有些带电微粒，如带电小球
2、、带电液滴、烟尘等，如果没有特别说明，重力一般不能忽略。 思考与讨论：若带电粒子没有初速度或者初速度方向和电场力方向在同一直线上，那么电子做直线运动还是曲线运动？ 情景引入： 在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组织上而带电，两板间的电势差为U。若一个量为m、 Uq+ 带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到负极板时的速 度。 方法一：用动力学方法求解先根据牛顿第二定律，求出带电粒子的加速度：a= 再根据运动学公式，得：v2-v02=2ad可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：v= 方法二：用动能定理法求解由动能定理W=Ek及静电力做功W电= 得关
3、系式： 可求得到达另一板时的速度为：v= .思考讨论：（1）若上述问题中，初速度为v0（不等于零），则推导最终的速度表达式？ （2）上述两种方法是否适应于所有电场？该如何选用？ 【例1】炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空 中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度 为0. 问题导思二：带电粒子在电场中的偏转 思考与讨论：如图，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中（1）分析带电粒子的受力情况。（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?你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗
4、? 【例2】：如右图，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0试求：（1）粒子受力情况分析：（2）带电粒子在电场中运动的时问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y：（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：拓展：如图所示，若带电粒子q由静止在电势差U1下加速到v0，再垂直进入电势差为U2的偏转场，那么上面的结果又如何呢?（y，）练习：如图，两个相同极板Y和Y的长度L=6.0cm，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子 沿平行与板面的方向射入电场中，射入时的速度V0=3.0107m/s。
5、把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直方向偏移的距离y和偏转的角度。小结：带电粒子在电场中的偏转类似于物体在重力场中的抛体运动，但跟在重力场中不同的是，在 重力场中的物体的加速度相同，而在电场中电荷的加速度跟电荷量和质量有关.问题导思三：示波管的原理1、示波管的构造：示波管是示波器的核心部件，它主要由 、 和 成，管内抽成。2、示波管的原理：问题导思四：课后独立阅读课本37页“科学足迹”、和38页“科学漫步”课后反思：通过本节课的学习你应该掌握的问题： 1、带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后，由于电场力方向与粒子的运动方向在，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。2、带电粒子的偏转（
6、限于匀强电场）（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向 ，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的方法：沿初速度方向为 ，位移与时间的关系为 ，运动时间t= 。沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=离开电场时的偏移量y = 离开电场时的偏转角tan针对性练习：1下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场的加速后，粒子速度最大的是：（ ） A 质子 B.氘核 C. 粒子 D.钠离子2如图，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由
7、静止开始向Q板运动关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是（）A两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D以上说法都不正确3带电粒子以初速v0垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中，它离开时偏离原方向h，偏角为，下列说法正确的是（）A 粒子在电场中作类似平抛的运动B 偏角与粒子的电量和质量无关C粒子飞过电场的时间，决定于极板长和粒子进入电场时的初速度D粒子偏移距离h，可用加在两极板上的电压控制4带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用） （）A电势能增加，动能增加B电势能减小，动
8、能增加C电势能和动能都不变D上述结论都不正确5电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间 （）A随电压的增大而减小B随电压的增大而增大C加大两板间距离，时间将减小D与电压及两板间距离均无关6如图所示，从灯丝发出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转量y增大为原来的2倍，下列方法中正确的是 ( )A使U1减小为原来的1/2B使U2增大为原来的2倍C使偏转板的长度增大为原来2倍D.使偏转板的距离减小为原来的1/27如图所示，在点电荷Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放，到达B点时，它们的速度大小之比为多少？8（加速、偏转问题）一束电子流在经U=5000 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?