第十章 5.带电粒子在电场中的运动-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

5．带电粒子在电场中的运动 　　　　 第十章　静电场中的能量 学科 知识 1.带电粒子在电场中的加速 2.带电粒子在电场中的偏转 3.示波管的基本原理 学科 能力 1.通过探究活动结合生活实际，认识并理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题 2.经历科学探究过程，知道示波管的构造和基本原理，能解释相关的物理现象 学科 素养 1.物理观念：对带电粒子在电场中的运动有初步的认识 2.科学思维：分析带电粒子在电场中的偏转。自主得出解决此类问题的处理方法 3.科学探究：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 学习目标 知识点二　带电粒子在电场中的偏转 课 时 精 练 知识点一　带电粒子在电场中的加速 知识点三　带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动 随 堂 演 练 素养培优专栏　示波管的原理及应用 内 容 索 引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 知识点一　带电粒子在电场中的加速 索引 1．研究电子、质子、α粒子在电场中的运动时，重力能否忽略不计？ 提示：电子、质子、α粒子在电场中所受静电力远大于重力，故重力可忽略不计。 2．带电粒子在匀强电场或非匀强电场中加速，计算末速度时，分别应用什么规律研究？ 提示：分析带电粒子在匀强电场中的加速运动，可以用牛顿第二定律结合运动学公式列式求解，也可以用动能定理列式求解。分析带电粒子在非匀强电场中的加速运动，可以用动能定理或功能关系求解。 情境导学 分析带电粒子加速问题的两种思路 1．利用__________________结合匀变速直线运动公式分析。适用于______电场。 2．利用静电力做功结合动能定理分析。对于匀强电场和非匀强电场都适 用，公式有qEd＝ mv2－ mv02(匀强电场)或qU＝______________ (任何电场)等。 基础梳理 匀强 牛顿第二定律 1．基本带电粒子在电场中不受重力。( ) 2．带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动。 ( ) 3．带电粒子仅在静电力作用下运动时，动能一定增加。 ( ) 4．带电粒子仅在静电力作用下运动时，运动轨迹一定是直线。 ( ) × 判断正误 × × × 1．两类带电粒子 (1)电子、质子、α粒子、离子等粒子，一般都不考虑重力。 (2)质量较大的微粒，如带电小球、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．带电粒子在静电力作用下的加速运动问题 核心归纳 — 动力学角度 功能关系角度 涉及 知识 应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式 功的公式及动能定理 选择 条件 匀强电场，静电力是恒力 可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，静电力可以是恒力，也可以是变力 例1　如图所示，平行板电容器两板间的距离为d＝10 cm，电势 差为U＝100 V。一质量为m、带正电、电荷量为q的α粒子，在 静电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mα＝4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的2倍，重力加速度g＝10 m/s2)； α粒子受静电力F＝ N＝3.2×10－16 N，重力G＝mg＝4×1.67×10－27×10 N＝6.68×10－26 N，因重力远小于静电力，故重力能忽略不计。 (2)α粒子的加速度是多少？在电场中做何种运动？ 答案：4.8×1010 m/s2　做初速度为0的匀加速直线运动　 α粒子的加速度为a＝ ≈4.8×1010 m/s2，做初速度为0的匀加速直线运动。 (3)计算粒子到达负极板时的速度大小。 答案：9.8×104 m/s 由动能定理可知qU＝ mv2 解得v＝ ≈9.8×104 m/s。 针对练1．(多选)如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，下列解释正确的是 A．两板间距越大，加速的时间就越长 B．两板间距越大，则电子到达B板时获得的速率越大 C．两板间距越小，则电子到达B板时获得的速率越大 D．电子到达B板时的速率与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 √ √ 针对练2．(多选)如图所示，M、N是真空中的两块相距为d的平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板。如果要使这个带电粒子到达距N板 后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力) A．使初速度减为原来的 B．使M、N间电压提高到原来的1.5倍 C