八年级物理带电粒子在电场中的运动人教实验版知识精讲.doc

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1、物理带电粒子在电场中的运动人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：带电粒子在电场中的运动［知识要点］掌握带电粒子在电场中的运动过程及其处理方法。［重点、难点解析］一、静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场（E的大小、方向）和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，非匀强电场中静电力为变力。二、带电粒子的运动过程分析方法运动性质有：平衡（静止或匀速直线运动）和变速运动（常见的为匀变速），运动轨迹有直线和曲线（偏转）。对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解。1.带电粒子的加速（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀

2、强电场，受到静电力与运动方向在同一直线，做匀加（减）速直线运动。（2）用功能观点分析：电场力做正功，电势能减少，动能增加，电场力做负功，电势能增加，动能减少。注意：以上公式适用于匀强电场和非匀强电场。2.带电粒子的偏转（限于匀强电场）（1）带电粒子以速度v垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到垂直运动方向的静电力作用而做曲线运动（轨迹为抛物线）。（2）偏转运动的分析处理方法（类似平抛运动分析方法）：①沿初速度方向为速度为的匀速直线运动。②沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动。（3）基本公式：①加速度：a＝②运动时间：t=③离开电场的偏转量：④偏转角：［总结］1.在处理带电粒子在电场中运

3、动的问题时，关键是对带电粒子进行正确的受力分析。带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题，研究方法与力学中相同，只是要注意以下几点：（1）带电粒子受力特点用心爱心专心重力：①有些粒子，如电子、质子、粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；②宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；③未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力与重力，若>>则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示（如涉及竖直方向）或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断。（2）对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式

4、和牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律求解；对于匀变速曲线运动问题，可考虑将其分解为两个方向的直线运动，对有关量进行分解、合成来求解，无论哪一类运动，都可以从功和能的角度用动能定理或能的转化与守恒定律来求解，其中静电力做功除一般计算功的公式外，还有可用，这一公式对匀强和非匀强电场都适用。而且与运动路线无关。2.对粒子偏角的讨论在下图中，设带电粒子质量为m、带电量为q，以速度垂直于电场线射入匀强偏转电场。偏转电压为。若粒子飞出电场时偏角为，则。，代入得①（1）若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压加速后进入偏转电场的，则由动能定理有②由①②式得：③由③式可知，粒子的偏角与粒子的q、m无关

5、，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的。（2）粒子从偏转电场中射出时偏距，作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则用心爱心专心④由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的处沿直线射出似的。3.说明：直线加速器、示波器（示波管）、静电分选器等是本单元知识应用的几个重要实例，在处理这些实际问题时，应注意以下几个重要结论：（1）初速为零的不同带电粒子，经过同一加速电场、偏转电场，打在同一屏上时的偏转角、偏转位移相同。（2）初速为零的带电粒子，经同一加速电场和偏转电场后，偏转角

6、、偏转位移y与偏转电压U1成正比，与加速电压U0成反比，而与带电粒子的电荷量和质量无关。（3）在结论（1）的条件下，不同的带电粒子都像是从L／2处沿末速度方向以直线射出一样，当电性相同时，在光屏上只产生一个亮点，当电性相反时，在光屏上产生两个中心对称的亮点。【典型例题】例1.如图所示。在距离足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上图乙所示规律的电压，在t＝0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则A.电子在A、B两板间做简谐运动B.在足够长的时间内，电子一定会碰上A极板C.当时，电子将回到出发点D.当时，电子的位移应该最大解析：电子所受重力可以忽略不计，电子在时间内受向上的恒

7、定静电力作用，应向A板做初速度为零的匀加速直线运动，时刻末速度达到最大。时间内电子受到一指向B板的静电力作用，开始做匀减速运动，但速度方向仍向上，T时刻末速度变为零，接下来又重复上述过程，足够长时间后，电子一定能到达A板，故正确选项为B。答案：B小结：此题可以从图象上加以分析，F-t图象及v-t图象如图所示，由v-t图象可以直观看出，电子在运动过程中虽然速度大小有增有减，但方向始终为正方向，即始终是向一个方向运动。用心爱心专心例2.