物理：2.5《带电粒子在电场中的运动》

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1、J2459学生示波器阴极射线管结构示意图2.5带电粒子在电场中的运动仪器名称：示波器型号：COS5100系统运行时，数以10亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞北京正负电子对撞机加速器的起点导入新课：这节课我们来探究带电粒子在电场中的运动。实验引入，激发兴趣（演示实验）1、接通示波管电源，演示带电粒子在电场中运动撞击气体而发出蓝色辉光，调节加速和偏转电压，轨迹发生改变，如图所示。2、接通示波器电源，演示荧光屏上的正弦图像，如图所示。新课教学教学三维目标：一、知识与技能1、了解带电粒子在电场中

2、的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2、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)。3、知道示波管的主要构造和工作原理。二、过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。三、情感态度与价值观1、渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。2、培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。带电粒子在电场中的运动1牛顿第二定律的表达式？2动能定理的表达式？3平抛运动的相关知识点。4电场力做功的计算公式？复习提问：3、某

3、些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，α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）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。带电粒子在匀强电场中运动情况：受到恒定的电场力受力情况：做匀变速运动一、带电粒子的平衡二、带电粒子的加速三、带电粒子的偏转四、加速和偏转一体带电粒子在电场中的运动五、示波器带电粒子在电场中的运动

4、一、带电粒子的平衡：若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?分析：带电粒子处于静止状态，∑F=0，Eq=mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以（图一）带电粒子带负电，（图二）带电粒子带正电。EqmgEqmg(图一）（图二）二.带电粒子在电场中的加速用牛顿运动定律分析用动能定理分析E1（加速电压）如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U

5、。若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力作用下由正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。qUm+_带电粒子的加速d1、受力分析:水平向右的电场力F＝Eq=qU/dF2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。解法一　运用运动学知识求解解法二　运用能量知识求解粒子加速后的速度只与加速电压有关思考题如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！所以例1结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以

6、在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。例2：如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：()A.两板间距越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关ACld+-----------+++++++++Uv0q、m三.带电粒子在电场中的偏转ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv

7、0vyyθ偏转角侧移三.带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移量y和偏转角θ带电粒子在电场中的运动三、带电粒子的偏转：（不计重力）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两带电平行板产生的匀强电场时，若只受电场力作用，做匀变速曲线运动。2、偏转问题的分析处理方法：（类似平抛运动分析方法）（1）沿初速度方向是速度为V0的匀速直线运动；（2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。类平抛运动与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关带电粒子在电场中的运动

8、三、带电粒子的偏转：（侧移距离）与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关类平抛运动带电粒子在电场中的运动三、带电粒子的偏转：（偏转角）1.加速度:2.飞行时间:3.侧移距离:4.偏转角:5.出射速度:带电粒子的偏转——类平抛运动结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上