第10章 第5节 带电粒子在电场中的运动（Word教参）-【优化指导】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 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。 2．了解示波管的工作原理。 　　通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动规律的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。 　　通过了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响，激发求知欲。 [对应学生用书P54] 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)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。(　　×　　) (2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量守恒定律。(　　√　　) (3)动能定理既能分析匀强电场中的直线运动问题，也能分析非匀强电场中的直线运动问题。(　　√　　) (4)带电粒子在匀强电场中偏转时，可用平抛运动的知识分析。(　　√　　) (5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。(　　√　　) 2．(教材拓展P47)“拓展学习” 示波管原理图 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、带电粒子在电场中的加速 1．带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件：只受静电力作用时，带电粒子的速度方向与电场强度的方向相同或相反。 2．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。适用于电场是匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等。 (2)利用静电力做功结合动能定理分析。适用于问题涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，公式有qEd＝mv2－mv(匀强电场)或qU＝mv2－mv(任何电场)等。 二、带电粒子在电场中的偏转 1．条件：带电粒子的初速度方向跟电场方向垂直。 2．运动性质：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动轨迹是一条抛物线。 3．运动规律 (1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝。 (2)偏转角度：因为vy＝at＝，vx＝v0，所以tan θ＝＝＝。 三、示波管的原理 1．构造：示波管主要由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空。 2．原理 (1)给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点。 (2)示波管的YY′偏转电极上加的是待测的信号电压，使电子沿YY′方向偏转。 (3)示波管的XX′偏转电极上加的是仪器自身产生的锯齿形电压(如图所示)，叫作扫描电压，使电子沿XX′方向偏转。 [对应学生用书P55] 探究点一___带电粒子在电场中的加速 如图所示，平行板电容器两板间电压为U，板间距离为d，一质量为m、电荷量为q的正离子在左板附近由静止释放。 [问题设计] (1)正离子在两板间做什么规律的运动？加速度多大？ (2)正离子到达负极板时的速度多大？ 提示：(1)正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动。加速度a＝。 (2)由qU＝mv2可得v＝。 1．关于带电粒子在电场中的重力 (1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。 (2)带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 2．加速问题处理的方法和思路 (1)根据带电粒子所受的力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等。 (2)一般应用动能定理来处理问题，若带电粒子只受静电力作用： ①若带电粒子的初速度为零，则qU＝mv2，末速度v＝。 ②若粒子的初速度为v0，则qU＝mv2－mv，末速度v＝。 【例1】 如图所示，P和Q为两平行金属板，板间有一定电压，在P板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q板运动，下列说法正确的是(　　　　　) A．两板间距离越大，加速时间越短 B．两板间距离越小，电子的加速度就越小 C．电子到达Q板时的速率，与两板间距离无关，仅与加速电压有关 D．电子到达Q板时的速率，与加速电压无关，仅与两板间距离有关 C　解析：两板间电压为U保持不变，设板间距为d，电子在板间的加速度为a，据牛顿第二定律有q＝ma，可得电子的加速度a＝，故两板间距离越小，电子的