2.4 带点粒子在电场中的运动 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

该高中物理课件聚焦“带电粒子在匀强电场中的运动”，核心涵盖加速运动分析、偏转运动规律及示波管工作原理。课堂导入通过复习高一运动形式（直线、曲线）与研究方法（动力学、能量方法），强调受力分析，搭建前后知识衔接的学习支架。 此课件突出核心素养导向，融合物理观念（运动与相互作用、能量观念）与科学思维（模型建构、科学推理）。加速运动采用动能定理与牛顿定律双路径推导，偏转运动简化为类平抛模型分析偏移量与偏转角，结合直线加速器、示波管等实例渗透科学态度与责任。助力学生深化理解，教师可高效开展教学。

第二章 电势能与电势差 第4节 带点粒子再电场中的运动 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.知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。 3.了解示波管的基本结构和工作原理. 学习目标 复习回顾： 1、高一我们重点研究过哪些运动形式？ （1）直线运动——匀速直线运动和匀变速直线运动 （2）曲线运动——平抛运动和匀速圆周运动 2、对这些运动形式的研究主要采用的哪些方法？ （1）动力学方法——牛顿定律和运动学公式 （2）能量方法——动能定理和能量守恒定律 3、不管用哪种方法研究物体的运动必须做的是什么？ 对研究对象做好受力分析 课堂导入 示波器和直线加速器等设备通过电场来控制带电粒子的运动。 新知探究 电场力： 加速度： 电场力做的功： 动能定理： F=qE W=qU 研究带电粒子运动的主要工具： a=== W=qU=mvt2-mv02 新知探究 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，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)； 带电粒子的分类 ②带电颗粒：如液滴、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。 新知探究 方法1：动能定理 质子到达负极板时的速度为v 则由动能定理 得 利用电场可以让带电粒子得到加速获得动能和速度。 通过改变两极板间的电压，可以控制带电粒子获得的动能和速度。 一、带电粒子的加速运动 qU= v= 新知探究 方法2：牛顿第二定律和运动学公式 质子在电场中的加速度为a 牛顿第二定律: 得 匀强电场中：F=qE 用匀变速直线运动规律，质子运动到负极板时： 也可得到：到负极板时质子的速度： v2=2ad v= 新知探究 各种原因的限制，加速电压难以达到理想水平，只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要，因此可以采用多次加速直线加速器、回旋加速器。 我国散裂中子源直线加速器 新知探究 加速电压 电子枪 偏转电极 亮斑 荧光屏 电子枪 产生高速飞行的电子束 加速电压 两端加待显示的电压信号，使电子沿Y方向偏移 锯齿形扫描电压，使电子沿X方向偏移 示波管的构造及原理 亮斑 二、带电粒子偏转 新知探究 Y Y’ X X’ - + - - + - 若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生偏转。 若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生偏转。 偏转电极的不同放置方式 新知探究 电子进入偏转板(厚度不计)时我们可以简化为如图所示的模型，质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于匀强电场方向射入两极板间，不计粒子的重力。两板间电压为U，距离为d，极板长为l。试分析： F + v0 ①在初速度方向： ②在静电力方向： 类平抛运动 匀速直线运动 初速度为零的匀加速直线运动 (1)粒子在板间的受力特点； (2)粒子在板间做什么运动； 粒子只受静电力 新知探究 (3)假如粒子未打到极板上，则粒子离开电场时的速度v与初速度v0方向的夹角的正切值及偏移量y是多少？ ①电子通过电场的时间t ＝ ②静电力方向：加速度a＝ 离开电场时垂直于极板方向的分速度vy＝ ③速度与初速度方向夹角的正切值tan θ＝ ④离开电场时沿静电力方向的偏移量y＝ F + v0 新知探究 1.如图所示，一带电粒子以速度v垂直于电场从某点射入极板M、N之间，并从右侧射出电场。如果M、N间电压变为原来的4倍，粒子仍以原速度v射入，且仍能从右侧射出。不计粒子重力，则前后两次带电粒子在电场中运动的时间之比为 ( ) A.4∶1 B.1∶4 C.1∶1 D.2∶1 C 当堂检测 2.如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出。现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的（ ） A.2倍 B.4倍 C. <m></m> D. <m></m> C 当堂检测 3.(多选)如图，真空中有一质量忽略不计的电子以速度v沿着与电场强度垂直的方向自O点进入匀强电场。以O为坐标原点建立直角坐标系，x轴垂直于电场方向，y轴平行于电场方向，在x轴上取OA＝AB＝BC，分别自A、B、C点作与y轴平行的线，与电子的径迹交于M、N、P三点，则（ ） A.电子经M、N、P三点时，沿x轴的分速度之比为1∶2∶3 B.电子经M、N、P三点时，沿y轴的分速度之比为1∶2∶3 C.电子经M、N、P三点时的速度与x轴夹角之比为1∶3∶5 D.电子从O点开始每经过相等时间的动能增量之比为1∶3∶5 BD 当堂检测 $