第二章 第4节 带电粒子在电场中的运动（课件PPT）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（鲁科版）

必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 第4节　带电粒子在电场中的运动 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 学习目标 素养提炼 1.能运用牛顿运动定律及运动学公式研究带电粒子在电场中的运动． 2.能运用功能关系研究带电粒子在电场中的运动． 3.了解示波管的构造和基本原理． 物理观念：带电粒子在电场中的加速和偏转、示波管． 科学思维：能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两种典型运动模型. 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 远小于 忽略 静电力 一、带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到重力的作用一般 静电力，故可以 ． 2．带电粒子的加速 (1)运动分析：带电粒子从静止释放，将沿 方向在匀强电场中做匀加速运动． (2)末速度大小：根据qU＝mv2，得v＝ . 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 匀速直线 零 二、带电粒子的偏转 如图所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. 1．运动性质： (1)沿初速度方向：速度为v0的 运动． (2)垂直v0的方向：初速度为 的匀加速直线运动． 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 2．运动规律： (1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝. (2)偏转角度：因为vy＝at＝，所以tan θ＝＝. 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 √ √ √ × [判断正误] (1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可忽略不计．( ) (2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题．( ) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．( ) (4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏不同位置．( ) 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 要点一　带电粒子的加速 　如图所示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U.一质量为m、带电荷量为q的α粒子，在静电静力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动． (1)比较α粒子所受静电力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是质子质量的4倍，即m＝4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的2倍)． (2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？ (3)计算粒子到达负极板时的速度大小．(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解) 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 提示：(1)α粒子所受静电力大、重力小；因重力远小于静电力，故可以忽略重力． (2)α粒子的加速度为a＝.在电场中做初速度为0的匀加速直线运动． (3)方法一　利用动能定理求解 由动能定理可知qU＝mv2 v＝ . 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 方法二　利用牛顿运动定律结合运动学公式求解 设粒子到达负极板时所用时间为t，则 d＝at2，v＝at，a＝ 联立解得v＝ . 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 1．带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力． (2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力． 2．分析带电粒子在静电力作用下加速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动． (2)利用动能定理：qU＝mv2－mv.若初速度为零，则qU＝mv2，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用． 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 　如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的时间和速率，下列说法正确的是(　　) A．两板间距越大，则加速的时间越长，获得的速率越小 B．两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率越小 C．两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率不变 D．两板间距越小，则加速的时间不变，获得的速率不变 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 [解析]　由于两极板之间的电压不变， 所以极板之间的场强为E＝， 电子的加速度为a＝＝， 由此可见，两板间距离越小，加速度越大，电子在电场中一直做匀加速直线运动，因为d＝at2＝， 必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 所以电子加速的时间为t＝d ， 由此可见