第10章 第5节 带电粒子在电场中的运动（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第5节　带电粒子在电场中的运动 [学习目标]　1.会分析带电粒子在电场中的直线运动，掌握求解带电粒子直线运动问题的两种方法（科学思维）.2.会用运动的合成与分解的知识，分析带电粒子在电场中的偏转问题（科学思维）.3.了解示波管的构造和基本原理（物理观念）. @课前·教材预案 ♝课前·教材预案 （见学生用书P47） 知识点一带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1.利用　牛顿第二　定律结合匀变速直线运动公式分析.适用的电场是　匀强电场　. 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－m（匀强电场）或qU＝mv2－m（任何电场）等. 知识点二带电粒子在电场中的偏转 如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子（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　匀速直线　运动. （2）垂直v0的方向：初速度为　零　的匀加速直线运动. 2.运动规律： （1）偏移距离：因为t＝　　，a＝　　， 偏移距离y＝at2＝　　. （2）偏转角度：因为vy＝at＝　　， tan θ＝＝　　. 知识点三示波管的原理 1.构造 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由　电子枪　（由发射电子的灯丝、加速电极组成）、　偏转电极　（由偏转电极XX'和偏转电极YY'组成）和　荧光屏　组成，如图所示. 2.原理 （1）扫描电压：XX'偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压. （2）灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个　信号电压　，在X偏转极板上加一　扫描电压　，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像. 1.判断下列说法的正误. （1）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.（　×　） （2）带电粒子在匀强电场（仅受电场力）中无论直线加速还是偏转，均做匀变速运动.（　√　） （3）重力不计的带电粒子以垂直于电场的速度射入匀强电场中做类平抛运动.（　√　） （4）只有在XX'上加上恒定电压时，电子束沿YY'方向偏转.（　×　） 2.炽热的金属丝可以发射电子.在金属丝和金属板之间加上电压U，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔射出.设电子的电荷量为e，质量为m，则电场对电子做功为　eU　，不计电子离开金属丝时的初速度，电子从金属板的小孔射出的速度为　　. @课堂·深度探究 ♝课堂·深度探究 （见学生用书P48） 　考点一　　带电粒子在电场中的加速 【情境导学】带电粒子在匀强电场或非匀强电场中加速时，怎样计算末速度的大小？ 答案分析带电粒子在匀强电场中的加速运动，可以用牛顿运动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，只能用动能定理或功能关系求解. 【知识拓展】 1.带电粒子的分类及受力特点 （1）电子、质子、α粒子、离子等粒子，一般都不考虑重力，但不能忽略质量. （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. （3）受力分析仍按力学中受力分析的方法分析，切勿漏掉静电力. 2.求带电粒子的速度的两种方法 （1）从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运动学知识求解.（适用于匀强电场） 由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度的大小a＝＝＝.若一个带正电荷的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d，则由v2－＝2ad可求得带电粒子到达负极板时的速度v＝＝. （2）从功能关系角度出发，用动能定理求解.（可以是匀强电场，也可以是非匀强电场） 带电粒子在运动过程中，只受静电力作用，静电力做的功W＝qU，根据动能定理，当初速度为零时，W＝mv2－0，解得v＝；当初速度不为零时，W＝mv2－m，解得v＝. 【例题1】如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动.已知两极板间电势差为U，板间距为d，电子质量为m，电荷量为e，重力不计.则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是（　　） 　　　　　　　　　　　　　　　 A.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变 B.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍 C.若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变 D.若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为一半 思维导引：解题时可按以下思路分析 A　解析由动能定理有mv2 ＝ eU，得v＝，可见电子到达Q板的速率与板间距离d无关，选项A正确，B错误；两极板间