2.4 带电粒子在电场中的运动（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

XINKECHENG XUEAN第2章电势能与电势差 第4节 带电粒子在电场中的运动 (1)知道带电粒子在电场中的运动规律。 物理观念 (2)知道示波管的构造和基本原理。 (1)能运用电场强度、静电力等概念及力学规律，分析带电粒子在电场中运动时 的加速度、速度和位移等物理量的变化。 科学思维 (2)知道带电粒子在电场中的运动规律，能综合运用力学和电学知识分析解决静 电问题。 核心 (1)通过对带电粒子在电场中运动的研究，学会突出主要因素，忽略次要因素的 理想化、模型化的科学研究方法。 素养 科学态度与责任 (2)通过了解直线加速器及示波管的原理，体会物理知识在实际生活、生产及科 导学 研中的应用，强化学习和研究物理的内在动机。 落实必备知识 预读教材·真一真意今信境创设·思一想 一、带电粒子加速 1.在真空中有一对平行 1.基本粒子的受力特点 金属板，由于接上电池 对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到 组而带电，两板间电势 重力的作用一般 静电力，故可以 差为U,若一个质量为m、带正电荷q的 2.带电粒子的加速 粒子，在静电力作用下由静止开始从正极 (1)带电粒子在电场中加速（做直线运动）的条件：只受 板附近向负极板运动。请思考： 电场力作用，初速度为或与电场力方向 怎样计算它到达负极板时的速度？你有 几种方法？ (2)分析方法：根据动能定理eU= (3)结论：初速度为零，带电荷量大小为e,质量为m 的带电粒子（不计重力），经过电势差为U的电场 的加速后，获得的速度为v 二、带电粒子偏转 1.示波器的构造 2.如图所示，带电粒子（不计重 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真 力)从两极板中间垂直电场 空的玻璃壳，内部主要由 (由发射电子的 线方向进人电场。 灯丝、加速电极组成)、 试对以下结论作出判断： 和 组成，如图所示。 (1)带电粒子在匀强电场中做匀变速 荧光 运动。 () 竖直偏转板 (2)带电粒子在沿初速度方向上做匀速直 电子枪 线运动。 () 水平偏转板 (3)带电粒子在电场中运动过程中动能不 断增大。 () 铺了47 LK物理必修第三册XINKECHENG XUEAN 2.带电粒子在匀强电场中的偏转 (4)带电粒子沿静电力方向做初速度为零 的匀加速直线运动。 质量为m、带电荷量为q的基本粒子 (忽略重力)，以初速度平行于两 3.如图所示，为示波管的核心部件。 极板进入并穿过匀强电场，极板长为 荧光屏 竖直偏转板 ,板间距离为d,板间电压为U 电了枪 -- 水平偏转板 ①平行于极板方向：速度为 的 运动运动。 试对以下结论作出判断 性质②垂直于极板方向：初速度为 ,加速度为a= (1)在偏转电极上不加偏转电压时，荧光 的匀加速直线运动 屏中心出现亮斑。 () ①偏移距离：因为t ,所以 (2)若在竖直偏转板加上如图甲所示 1 电压，则荧光屏上会出现一条竖直线。 运动 偏移距离y=2ar一 () 规律②偏转角度：因为v,=at= ,以tan0 [微点拨]带电粒子从偏转电场中射出时，其速度的反 (3)若在水平偏转板加上如图乙所示电 向延长线过水平位移的中，点。 压，则荧光屏上会出现正弦曲线。()》 [四s￥2强化关键能力 新知学习（一）带电粒子的加速问题 [重点释解] 1.力和运动的关系一牛顿第二定律 [任务驱动] 根据带电粒子受到的静电力，用牛顿第二定 如图所示，直线上有O、a、b、c0 ab c 四点，a、b间的距离与b、c间的距离相等，在O点处有 律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒 固定点电荷。已知b点电势高于c点电势。若一带负 子的速度、位移等。这种方法通常适用于恒 电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点， 力作用下粒子做匀变速运动的情况。 再从b点运动到a点。试分析： (1)粒子的运动情况； 例如：a=F=9E=9U mmmd:w=%十at,x=,t+ 2a1。 2.功和能的关系 动能定理 (2)从c点到b点，从b点到a点两段过程中，静 根据静电力对带电粒子做的功，引起带电粒 电力对粒子做功的关系。 子的能量发生变化，利用动能定理或全过程 中能量的转化，研究带电粒子的速度变化、位 移等。这种方法也适用于非匀强电场。 例如：带电粒子经过电势差为U的电场加速 后，由动能定理得gU=专m心-一名m∴，则带 48） XINKECHENG XUEAN第2章电势能与电势差 =1.67×1027kg,电荷量g=1.60×1019C。 电粒子的速度o ,若粒子的初速 m 求质子由板上小孔射出时的速度大小。 2qU 度为零，则带电粒子的速度m· 当带电粒子以极小的速度进入电场中时，在 静电力作用下做加速运动，示波器、电视显像 管中的电子枪、回旋加速器都是利用电场对： 带电粒子进行加速的。 工针对训