第1章 9 带电粒子在电场中的运动（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版2019）

9　带电粒子在电场中的运动 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 新课程标准 学业质量目标 1.能分析带电粒子在电场中的运动情况。 2.能解释相关的物理现象。 1.会从力和能量角度分析、计算带电粒子在电场中的加速问题。(物理观念) 2.能够用类平抛运动分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题。(科学思维) 3.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) 教科物理 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 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 一 带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点：对于________、________和各种离子等微观粒子，由于电场力远大于重力，故在研究它们在电场中的运动时，重力可以忽略。 电子 质子 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 牛顿运动定律 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 垂直 曲线 v0 匀速直线 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 零 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 阴极 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 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，在电场力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动。 教科物理 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。 教科物理 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，上面的方法是否仍然适用？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。 教科物理 必修 第三册 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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．处理带电粒子在电场中加速问题的两种方法 可以从动力学和功能关系两个角度分析如下： 动力学角度 功能关系角度 应用知识 牛顿第二定律以及匀变速直线运动公式 功的公式及动能定理 适用条件 匀强电场，静电力是恒力 匀强电场、非匀强电场；静电力是恒力、变力 教科物理 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的初速度沿着匀强电场的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。 [答案]　(1)3.5×1016 m/s2　(2)2.3×10－2 m (3)3.6×10－16 J 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 [名师点评] 分析带电粒子加速运动问题的两点技巧 (1)对于匀强电场虽然用动力学观点和功能观点均可求解，但运用功能观点列式更简单，故应优先选用功能观点。 (2)若电场为非匀强电场，带电粒子做变加速直线运动，不能通过牛顿运动定律途径求解。注意W＝qU对一切电场适用，因此从能量的观点入手，由动能定理来求解。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 1.如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板时的速度为v，保持两板间的电压不变，则(　　) A．当增大两板间的距离时，速度v增大 B．当减小两板间的距离时，速度v减小 C．当减小两板间的距离时，速度v不变 D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长 C 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．(多选)如图为某直线加速器简化示意图，设n个金属圆筒沿轴线排成一串，各筒相间地连到正负极周期性变化的电源上，带电粒子以一定的初速度沿轴线射入后可实现加速，则(　　) A．带电粒子在每个圆筒内都做加速运动 B．带电粒子只在圆筒间的缝隙处做加速运动 C．带电粒子穿过每个圆筒时，电源正负极要改变 D．从左向右各筒长度之比为1∶3