帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)_第1頁
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..全方位教學(xué)輔導(dǎo)教案學(xué)科:物理任課教師:余歡授課時間:20XX10月27日星期:六姓名劉珺軒性別男年級高二總課時:第28次課教學(xué)內(nèi)容高二物理-----電場章節(jié)內(nèi)容講解。教學(xué)目標(biāo)掌握帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)有關(guān)計(jì)算.重點(diǎn)難點(diǎn)1、帶電粒子在電場中的加速.2、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn).3、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的條件及求解方法.4、帶電粒子的重力是否忽略的問題教學(xué)過程課前檢查與交流作業(yè)完成情況:交流與溝通:針對性授課帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)探究一、帶電粒子在電場中的加速1、帶電粒子在電場中直線加速運(yùn)動狀態(tài)分析帶電粒子沿平行電場線的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場,受到的電場力與運(yùn)動方向在同一直線上,做勻加速或勻減速直線運(yùn)動.2、帶電粒子做直線加速運(yùn)動的兩種分析方法:功能觀點(diǎn)分析:粒子動能的變化量等于電場力做的功〔電場可以是勻強(qiáng)電場或非勻強(qiáng)電場若粒子的初速度等于零,則:若粒子的初速度不等于零,則:牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)分析:帶電粒子平行電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場,則帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動,又由電場力求得加速度,進(jìn)而求出末速度、位移和時間。例1:如圖1-6-1所示,在點(diǎn)電荷+Q的電場中有A、B兩點(diǎn),將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時,它們的速度大小之比為多少?探究二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1、運(yùn)動狀態(tài)分析:帶電粒子以初速度垂直于電場線方向飛向兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場,受到恒定的與初速度方向成角的電場力作用而做勻加速曲線運(yùn)動〔軌跡為拋物線。2、偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的分析方法偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法類似于平拋運(yùn)動的分析處理,應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解的方法。沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動,運(yùn)動時間.沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動.3、粒子經(jīng)電場加速、偏轉(zhuǎn)后各物理量分析如圖1-6-2所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為、電荷量為的離子,從靜止經(jīng)加速電壓加速后,獲得速度,并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓作用后,以速度離開電場,已知平行板長為L,兩板間的距離為,則:①的大?。翰还芗铀匐妶鍪遣皇莿驈?qiáng)電場,都適用,所以由動能定理得,.②離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動的時間t:由于偏轉(zhuǎn)電場是勻強(qiáng)電場,所以離子的運(yùn)動類似平拋運(yùn)動,即:水平方向?yàn)樗俣葹榈膭蛩僦本€運(yùn)動;豎直方向?yàn)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動.則離子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動時間.③離子在偏轉(zhuǎn)電場中受到的電場力F:,.④離子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度:.⑤離子離開偏轉(zhuǎn)電場時豎直方向的分速度:.⑥離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度:⑦離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時偏移量:⑧離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏角的正切值兩點(diǎn)說明:〔1初速度為零的帶電粒子經(jīng)過一電場的加速和另一電場的偏轉(zhuǎn)后,帶電粒子在電場中沿電場線方向偏移的距離和帶電粒子的無關(guān),只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場,且側(cè)移距離是分析粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的關(guān)鍵條件.〔2初速度為零的電性相同的不同帶電粒子經(jīng)過一電場的加速和另一電場的偏轉(zhuǎn)后,帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)角和帶電粒子的無關(guān),只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場,即它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角總相同.例2如圖1-6-3所示,一束帶電粒子〔不計(jì)重力垂直電場方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,試討論在以下情況中,粒子應(yīng)具有什么條件,才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度,已知粒子的電荷量為,質(zhì)量為,極板長度,間距,電勢差為為定值,為不定值.〔1以相同的初速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場;〔2以相同的初動能進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場;〔3先由同一電場直線加速后再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場.2、帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時,其速度反向延長線與初速度方向的交點(diǎn)平方沿初速度方向的位移.如圖1-6-4所示,設(shè)帶電粒子質(zhì)量為、帶電荷量為,以速度垂直于電場線射入勻強(qiáng)偏0轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電壓為.若粒子飛出電場時偏轉(zhuǎn)角為,則式中代入得粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時偏移量作粒子速度的反向延長線,設(shè)交于點(diǎn),點(diǎn)與電場邊緣的距離為,則由此點(diǎn)平分了沿初速度方向的位移式可知,粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時,就好像是從板間的處沿直線射出似的.3、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的條件及求解方法帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場,關(guān)鍵看帶電粒子在電場中的側(cè)移量,如質(zhì)量為電荷量為的帶電粒子沿中線以垂直射入板長為板間距為的勻強(qiáng)電場中,要使粒子飛出電場,則應(yīng)滿足:若當(dāng)則粒子打在板上,不能飛出電場.由此可見,這類問題的分析方法及求解關(guān)鍵是抓住"剛好"射出〔或不射出這一臨界狀態(tài)〔即分析求解即可.4、帶電粒子的重力是否忽略的問題若討論的問題中,帶電粒子受到的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場力,即,則可忽略重力的影響,譬如,一電子在電場強(qiáng)度為的電場中,它所受的電場力,它所受到的重力可見,重力在此問題中的影響微不足道,完全應(yīng)該略去不計(jì),此時若考慮了重力,反而會給問題的解決帶來不必要的麻煩,反之若帶電粒子所受的重力跟電場力可以比擬,譬如,在密立根油滴實(shí)驗(yàn)中,帶電油滴在電場中平衡,顯然這時就必須考慮重力了,若再忽略重力,油滴平衡的依據(jù)就不存在了,總之,是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定,一般說來:〔1基本粒子:如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力〔但并不忽略質(zhì)量.〔2帶電粒子:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或有明確的暗示以外,一般都不能忽略重力,需要注意的是,忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量.如圖1-6-5所示,帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間,距下板,兩板間的電勢差為,如果兩板間電勢差減小到,則帶電小球運(yùn)動到極板上需多長時間?題型一帶電粒子在電場中的加速例1為三塊平行金屬板,板中央有一圓孔和和之間的距離均為,與電壓為的電池相連,如圖1-6-8所示,有一質(zhì)量為、電荷量為的正粒子〔重力不計(jì),自距為的點(diǎn)無初速度釋放,該帶電粒子就在板間做往復(fù)運(yùn)動,求該粒子的運(yùn)動周期.題型二帶電粒子偏轉(zhuǎn)規(guī)律的應(yīng)用題型揭秘:首先確定偏轉(zhuǎn)是否是類平拋運(yùn)動,如果是,則可根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行求解分析.例2一束電子流在經(jīng)的加速電壓加速后,在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場中,如圖1-6-10所示,若兩板間距,板長,那么,要使電子能從平行板間飛出,兩個極板上最多能加多大電壓?題如圖1-6-13所示,邊長為的正方形區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場,電荷量為、動能為的帶電粒子從點(diǎn)沿方向進(jìn)入電場,不計(jì)重力.〔1若粒子從點(diǎn)離開電場,求電場強(qiáng)度的大小和粒子離開電場時的動能;〔2若粒子離開電場時動能為,則電場強(qiáng)度為多大?課堂檢測1、如圖1-6-14所示,是真空中的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為,電荷量為的帶電粒子,以初速度由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)間電壓為時,粒子恰好能達(dá)到板,如果要使這個帶電粒子到達(dá)板間距的后返回,下列措施中能滿足要求的是〔不計(jì)帶電粒子的重力〔A.使初速度減為原來的1/2B.使間電壓加倍C.使間電壓提高到原來的4倍D.使初速度和間電壓都減為原來的2、平行金屬板分別帶等量異種電荷,板帶正電,板帶負(fù)電,兩個帶正電粒子,以相同的速率先后垂直于電場線從同一點(diǎn)進(jìn)入兩金屬板間的勻強(qiáng)電場中,并分別打在板上的兩點(diǎn),如圖1-6-15所示,若不計(jì)重力,則〔A.粒子的帶電荷量一定大于粒子的帶電荷量B.粒子的質(zhì)量一定小于粒子的質(zhì)量C.粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定大于粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比D.粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定小于粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比3、在勻強(qiáng)電場中,同一條電場線上有兩點(diǎn),有兩個帶電粒子先后由靜止從點(diǎn)出發(fā)并通過點(diǎn),若兩粒子的質(zhì)量之比為2:1,電荷量之比為4:1,忽略它們所受重力,則它們由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所用的時間之比為〔A.B.C.1:2D.2:14、如圖1-6-16所示,一個帶負(fù)電的油滴以初速度從P點(diǎn)傾斜向上進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場中,若油滴達(dá)到最高點(diǎn)時速度大小仍為,則油滴的最高點(diǎn)位置是〔A.在P點(diǎn)左上方B.在P點(diǎn)右上方C.在P點(diǎn)正上方C.上述情況都有可能5、如圖1-6-17,在平行板電容器之間有勻強(qiáng)電場,一帶電粒子以速度垂直電場線射入電場,在穿越電場的過程中,粒子的動能由增加到,若這個帶電粒子以速度垂直進(jìn)入該電場,則粒子穿出電場時的動能為多少?6、如圖1-6-18所示,長為L,相距為的兩平行金屬板與一電壓變化規(guī)律如圖〔b所示的電源相連<圖中未畫出電

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