第十章 5 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（人教版）

人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 5　带电粒子在电场中的运动 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 新课程标准 1.会从力和运动、能量两个角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题。 2.能够用类平抛运动的分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题。 3.了解示波管的构造和基本原理。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 学业质量目标 合格性 考试 1.知道带电粒子在电场中的运动特点，初步形成运动观和能量观。(物理观念) 2.理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，会分析、计算加速和偏转问题。(科学思维) 3.通过对示波管的构造和工作原理的认识，进一步理解加速和偏转问题。(科学探究) 4.经历观察示波管的过程，养成观察、比较、归纳分析的良好习惯。(科学态度与责任) 等级性考试 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。(科学思维) 人教物理 必修第三册 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 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 一、带电粒子在电场中的加速 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，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)远小于静电力，可以忽略。 2．分析带电粒子加速问题的两种思路 (1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析。 (2)利用静电力做功结合____________来分析。 动能定理 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 v0　 匀速直线　 为零 二、带电粒子在电场中的偏转 质量为m、带电荷量为q的基本粒子，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，板间距离为d，板间电压为U。 1．运动性质 (1)沿初速度方向：速度为________的____________运动。 (2)垂直于初速度的方向：初速度________、加速度为a＝的匀加速直线运动。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 2．运动规律 (1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以y＝at2＝。 (2)偏转角度：因为v⊥＝at＝，则tan θ＝＝。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 要点一　带电粒子在电场中的加速运动 　如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 请思考以下几个问题： (1)怎样计算它到达负极板时的速度？你有几种方法。 提示：方法1：由动力学知识计算 a＝＝＝，v2＝2ad，得v＝ 。 方法2：由动能定理计算 qU＝mv2，v＝ 。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 (2)上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场，如果两金属板是其他形状，中间的电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？ 提示：方法1：不再适用，因带电粒子的运动不是匀变速直线运动。 方法2：仍适用，动能定理对任意电场都适用。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 1．电场中的带电粒子的分类 (1)带电的基本粒子： 如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和静电力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量)。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 (2)带电微粒： 如带电小球、液滴、尘埃等，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力。某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 2．解决带电粒子在电场中加速时的基本思路 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 　一个电子(质量为9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C)以v0＝4.0×107 m/s的初速度沿着电场线方向飞入匀强电场，已知电场强度大小E＝2.0×105 N/C，不计重力，求： (1)电子在电场中运动的加速度大小； (2)电子进入电场的最大距离； (3)电子进入电场最大距离的一半时的动能。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)电子沿电场线的方向飞入，仅受静电力作用，做匀减速运动，由牛顿第二定律得eE＝ma， 得a＝≈3.5×1016 m/s2。 (2)电子做匀减速直线运动，由运动学公式得v02＝2ax， 所以x＝≈2.3×10－2 m。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 (3)设电子进入电场最大距离的一半时的动能为Ek， 根据动能定理得－eE·x＝Ek－mv02， 代入数据得Ek＝3.6×10－16