高中物理第1章靜電場9帶電粒子在電場中的運動課件新人教版選修3-

物理選修3-1·人教版第一章靜電場9帶電粒子在電場中的運動※※掌握帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉問題?！朗静ü艿臉嬙旌突驹?課前預習2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達標5課時作業(yè)課前預習1．基本粒子的受力特點對于質量很小的基本粒子，如電子、質子等，雖然它們也會受到萬有引力(重力)的作用，但萬有引力(重力)一般____________靜電力，可以___________。帶電粒子的加速遠小于忽略qU1．進入電場的方式以初速度v0垂直于電場線方向進入勻強電場。2．受力特點電場力大小___________，且方向與初速度v0的方向___________。3．運動特點做______________運動，與力學中的_____________類似。帶電粒子的偏轉恒定垂直勻變速曲線拋體運動4．運動規(guī)律(如圖所示)1．主要構造示波器的核心部件是示波管，主要由____________、_____________和____________組成。如圖所示。示波管的原理電子槍偏轉電極熒光屏①電子槍：發(fā)射并加速___________。②偏轉電極：YY′使電子束____________偏轉(加信號電壓)；XX′使電子沿___________偏轉(加掃描電壓)。③熒光屏：電子束打在熒光屏上能使該處的熒光物質發(fā)光。2．基本原理示波器的工作原理是利用電子在電場中的加速和偏轉。電子沿Y向X向『判一判』(1)電子、質子、α粒子等帶電粒子在電場中受到的靜電力一般遠大于重力，因而通常情況下，重力可以忽略不計。 (

)(2)帶電粒子(不計重力)在電場中由靜止釋放時，一定做勻加速直線運動。

(

)(3)對帶電粒子在電場中的運動，從受力的角度來看，遵循牛頓運動定律；從做功的角度來看，遵循能量的轉化和守恒定律。 (

)(4)對于帶電粒子(不計重力)在電場中的偏轉可分解為沿初速度方向的勻速直線和沿電場線方向的自由落體運動。 (

)(5)示波管偏轉電極不加電壓時，從電子槍射出的電子將沿直線運動，射到熒光屏中心點形成一個亮斑。 (

)√×√×√『選一選』噴墨打印機的簡化模型如圖所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж撾姾螅运俣葀垂直勻強電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場中(

)A．向負極板偏轉 B．電勢能逐漸增大C．運動軌跡是拋物線 D．運動軌跡與帶電量無關C解析：墨汁微粒帶負電，將向正極板偏轉，選項A錯誤；電場力對微滴做正功，電勢能將減小，選項B錯誤；微滴在垂直電場方向做勻速直線運動，在電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，其軌跡為拋物線，選項C正確；電量不同，其加速度不同，運動軌跡不同，選項D錯誤。解析：一般可分為三個階段：第一階段為加速，遵循動能定理。第二階段為偏轉，遵循類平拋運動規(guī)律。第三階段從偏轉電極出來后，做勻速直線運動到達屏幕。課內(nèi)探究粒子加速器是利用周期性變化的電場使帶電粒子在其中不斷被加速的儀器，下圖為加速器的一種——直線加速器。思考：探究一帶電粒子在電場中的加速1為使粒子不斷被加速，粒子運動到每個空隙時，電場方向應如何變化？提示：粒子運動到每個漂移管的空隙(相當于電容器極板正對區(qū)域)時，電場方向應該和上一個間隙時相同，才能使粒子經(jīng)過空隙時被持續(xù)加速，所以加在漂移管上的電壓應該如圖中所示的那樣間隔排布。1．關于帶電粒子在電場中的重力(1)基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外，此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質量)。(2)帶電微粒：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。2．處理帶電粒子在電場中運動問題的兩種基本思路兩個角度內(nèi)容動力學角度功能關系角度涉及知識應用牛頓第二定律結合勻變速直線運動公式功的公式及動能定理選擇條件勻強電場，電場力是恒力可以是勻強電場，也可以是非勻強電場，電場力可以是恒力，也可以是變力特別提醒：(1)對帶電粒子進行受力分析，運動特點分析和力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的關鍵。(2)選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關系的角度考慮，應用功能關系列式簡單、方便，不易出錯。

如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動。已知兩極板間電勢差為U，板間距離為d，電子質量為m，電荷量為e。則關于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是(

)AA．若將板間距離d增大一倍，則電子到達Q板的速率保持不變B．若將板間距離d增大一倍，則電子到達Q板的速度也增大一倍C．若將兩極板間的電勢差U增大一倍，則電子到達Q板的時間保持不變D．若將兩極板間的電勢差U增大一倍，則電子到達Q板的時間減為一半解題指導：解答本題時應把握以下兩點：(1)帶電粒子被加速，利用動能定理可求到達另一極板的速率；(2)帶電粒子在勻強電場中做勻加速直線運動，利用運動學公式可求運動的時間?！矊c訓練1〕

(多選)如圖所示，A、B兩導體板平行放置，在t＝0時將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計)。分別在A、B兩板間加四種電壓，它們的UAB－t圖線如下列四圖所示。能使電子到達B板的是(

)ACD解析：在A選項所加電壓下，電子將一直向B加速；在C選項所加電壓下，電子也一直向B板運動，是先加速再減速至0，再加速再減速至0，一直向B板運動；D選項和C選項一樣，只不過電子的加速度發(fā)生變化；只有在B選項所加電壓下，電子先向B板加速再減速，再向A板加速再減速至初始位置，且速度變?yōu)?，如此在AB間運動。圖甲是物體從水平勻速飛行的飛機上投下，不計空氣阻力時的運動軌跡；圖乙是帶電粒子垂直進入勻強電場中只在電場力作用下運動的軌跡圖，結合圖片分析它們的受力和運動的共同特性。提示：物體的運動性質取決于其初速度和受力情況的關系。兩者都是只受一個恒力的作用，且該力跟初速度方向垂直，我們已經(jīng)知道甲的運動是平拋運動，所以乙的運動我們稱之為類平拋運動，兩者在運動性質和運動規(guī)律上完全可以類比。探究二帶電粒子在電場中的偏轉2特別提醒：(1)對帶電粒子在電場中的偏轉問題也可以選擇動能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及方向問題，必須采用把運動分解的方法。(2)讓不同的粒子以相同的速度進入偏轉電場，由于軌跡不同，可以把不同的粒子分離開。(1)求電子穿過A板時速度的大??；(2)求電子從偏轉電場射出時的側移量；(3)若要使電子打在熒光屏上P點的上方，可采取哪些措施？解題指導：本題是典型的帶電粒子先加速再偏轉的題目，處理此類題目常用動能定理、運動的合成與分解、牛頓運動定律、運動學公式等求解。〔對點訓練2〕

(多選)如圖所示，一價氫離子(H)和二價氦離子(He)的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉電場中，偏轉后打在同一熒光屏上，則它們(

)A．離開偏轉電場時速度方向不同B．離開偏轉電場時速度方向相同C．到達屏上同一點D．到達屏上不同點BC素養(yǎng)提升1．帶電粒子在交變電場中受到的電場力是一個變力，運動過程一般較為復雜，運動情境可能有以下三種：(1)做定向運動；(2)以某位置為中心做往復運動；(3)做偏轉運動。2．帶電粒子在交變電場中運動問題的分析方法(1)當空間存在交變電場時，粒子