1.9《帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》導(dǎo)學(xué)案

課時(shí)1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度、位移等變化規(guī)律。2.學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)面等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。3.了解示波管的工作原理,體會(huì)電場(chǎng)知識(shí)在科技中的運(yùn)用。1.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速真空中有一對(duì)平行板,A板接電源的正極,B板接電源的負(fù)極,兩極板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。在兩板間若要加速一個(gè)電子,獲得最大的速度,該電子應(yīng)從①B極板釋放。若極板間電勢(shì)差為U,電子質(zhì)量為m、電荷量為q,加速后的最大速度為②。

2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)進(jìn)入電場(chǎng)的方式:以初速度v0③垂直于電場(chǎng)線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)受力特點(diǎn):靜電力大小④不變,且方向與初速度v0的方向⑤垂直。(3)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):做⑥勻變速曲線運(yùn)動(dòng),與力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)類似,故稱作⑦類平拋運(yùn)動(dòng)。(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律:運(yùn)動(dòng)垂直電場(chǎng)方向3.示波管(1)示波器的核心部件是示波管,示波管是真空管,主要由三部分組成,這三部分分別是電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏。(2)工作原理:通過(guò)燈絲發(fā)射的電子在電子槍陰極和陽(yáng)極間受靜電力的作用被加速,形成電子束,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極YY'、XX'。電子束在YY'、XX'中受到靜電力的作用,發(fā)生偏轉(zhuǎn),打到熒光屏上形成亮斑。

主題1:帶電粒子在電場(chǎng)中的加速閱讀教材中“帶電粒子的加速”部分的內(nèi)容,回答下列問(wèn)題。(1)教材中對(duì)圖1.9-1(計(jì)算粒子到達(dá)另一個(gè)極板時(shí)的速度)情形是從功能轉(zhuǎn)化角度運(yùn)用動(dòng)能定理分析的,你能否利用牛頓第二定律從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行分析?(2)如果帶電粒子不是由靜止開始,而是以初速度v0從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng),到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率是多少?如果沿著不同的路線,到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率相等嗎?主題2:類平拋運(yùn)動(dòng)閱讀教材中“帶電粒子的偏轉(zhuǎn)”和例題2中的內(nèi)容,回答下列問(wèn)題。(1)例題2中帶電粒子在電場(chǎng)中受到的靜電力是恒力嗎?為什么?粒子受到的靜電力的方向與其初速度的方向是什么關(guān)系?(2)把帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電極中的運(yùn)動(dòng)與研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行類比。為什么我們常把垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)叫作類平拋運(yùn)動(dòng),它與平拋運(yùn)動(dòng)有哪些相似之處?又有哪些不同之處?主題3:帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)在例題2中電子射出極板后將做什么運(yùn)動(dòng)?是否仍然可以用分運(yùn)動(dòng)的合成來(lái)研究其在電場(chǎng)外的運(yùn)動(dòng)?(2)在例題2中,電子穿出極板的時(shí)間為t=lv0,如果增大極板間電勢(shì)差U,電子是否可能飛不出極板?如果飛不出極板,電子將落在哪里?電子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由哪些量決定主題4:示波管的原理閱讀教材中“示波管的原理”的內(nèi)容,回答下列問(wèn)題。(1)如果建立如圖坐標(biāo)系把熒光屏分為四個(gè)象限,那么要電子打在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限,應(yīng)該分別在YY'、XX'上加什么樣的電壓?(2)如果XX'上不加電壓,僅在YY'上加變化的電壓,那么熒光屏上的亮斑將會(huì)在什么位置移動(dòng)?如果同時(shí)在XX'上加上鋸齒形掃描電壓,將會(huì)起到什么效果?1.下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后,粒子速度最大的是()。A.質(zhì)子B.氘核C.氦核D.鈉離子Na+主題2:(1)由于兩平行板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以帶電粒子在極板間受到恒定的靜電力作用,靜電力的方向與粒子射入電場(chǎng)中時(shí)的初速度方向垂直。(2)垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子受到的靜電力與重力類似,是大小、方向不變的恒力,且與其初速度方向垂直,帶電粒子必沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在初速度方向上不受力,做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以把它叫作類平拋運(yùn)動(dòng)。不同之處在于,我們高中階段研究重力場(chǎng)一般認(rèn)為是沒(méi)有邊際的,在同一地點(diǎn)不同重物的加速度都是相同的;勻強(qiáng)電場(chǎng)則一般是有邊界的,并且電場(chǎng)可能改變,不同帶電粒子的質(zhì)量、所帶電荷量都有可能不同,因此在研究帶電粒子的類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)需要考慮更多的實(shí)際問(wèn)題。主題3:(1)電子射出電場(chǎng)后不再受到靜電力的作用,將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。其后的運(yùn)動(dòng)也可以看作是x方向速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)與y方向速度為v⊥的勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。(2)如果增大極板間的電勢(shì)差U,就會(huì)增大電場(chǎng)強(qiáng)度E,使電子受到的靜電力F增大,電子有可能飛不出極板。如果飛不出極板,那么電子將落在Y極板上,它在y方向的位移就是其進(jìn)入電場(chǎng)瞬間離Y極板的距離d',由d'=at22及a=eUmd可知電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由d'、主題4:(1)如果使X正X'負(fù)、Y正Y'負(fù),則電子打在第Ⅰ象限;如果使X負(fù)X'正、Y正Y'負(fù),則電子打在第Ⅱ象限;如果使X負(fù)X'正、Y負(fù)Y'正,則電子打在第Ⅲ象限;如果使X正X'負(fù)、Y負(fù)Y'正,則電子打在第Ⅳ象限。(2)如果XX'上不加電壓,僅在YY'上加變化的電壓,那么熒光屏上的亮斑將會(huì)在Y軸上上下移動(dòng)。如果同時(shí)在XX'上加上鋸齒形掃描電壓,將會(huì)使亮斑在Y方向移動(dòng)的同時(shí)也在X方向移動(dòng),也就可以看出YY'上電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律?；A(chǔ)智能檢測(cè)1.A2.ACD3.A4.9003×104全新視角拓展1.2∶1【解析】質(zhì)子和α粒子都是正離子,從A點(diǎn)釋放后,受靜電力作用加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,由動(dòng)能定理,對(duì)質(zhì)子:12mHvH2對(duì)α粒子:12mαvα2所以vHvα=qHm2.(1)2(2)qEL(3)3【解析】(1)根據(jù)題意,粒子在垂直于電場(chǎng)線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以粒子從射入到打在屏上所用的時(shí)間t=2L(2)設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿平行電場(chǎng)線方向的速度為vy,根據(jù)牛頓第二定律,粒子在電場(chǎng)中的加速度:a=Eq則vy=aLv0所以