10.5带电粒子在电场中的运动（导学案）2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“电荷在电场中的运动”，涵盖带电粒子分类及受力特点、运动处理方法、加速与偏转问题及示波管原理。通过自主学习明确粒子受力，搭建从受力分析到运动性质判断，再到实际应用的学习支架，衔接静电场能量前序知识。 以核心素养为导向，通过力与能量多角度分析培养科学思维，结合示波管原理体现科技联系落实科学态度与责任。习题设计注重方法对比和交变电压等实际情境，助力学生自主探究，提升物理观念与问题解决能力。

高二年级物理 第十章 静电场中的能量　自学探究学案 学习内容：10.5电荷在电场中的运动 主备: 闲云 时间 ： 月 日 班 级 姓名 学习目标-核心素养 1.物理观念：①对带电粒子在电场中的运动有初步的认识（加速和偏转）。 ②培养学生的物质观念和运动与相互作用观念。 2.科学思维：①培养学生从力和能量多角度分析、处理带电粒子在电场中的加速问题． ②培养学生应用类比方法处理电荷在电场中的各种运动问题的思维能力。 3.科学探究：通过探究平行板电容器的影响因素，培养学生提出问题、猜想、设计实验方案探究的科学素养。 4.科学态度与责任：通过对粒子加速器的学习了解带电粒子在电场中运动在生活上的应用，体会静电场知识与科技、生活的联系，激发学生的学习兴趣， 增强学生刻苦学习的社会责任感。 自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗） 一.带电粒子的分类及受力特点 (1)带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等.这些粒子所受重力和静电力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力.(但并不能忽略质量). (2)带电体：如带电小球、液滴、尘埃等.除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力. 二．带电粒子在电场中运动的基本处理方法 （1）首先对粒子进行受力分析：包含电场力在内共受几个力，确定每个力的方向，搞清楚每个力是恒力还是变力。 （2）运动状态、过程分析：根据粒子的初始运动状态和过程中的受力特点，确定带电粒子的运动性质， （3）优选解题方案：根据以上分析，会从力与运动、功与能、冲量与动量不同角度考虑问题，优选解题方案。 三．带电粒子的加速问题： 例1、如图所示，平行板电容器两板间的距离为d，两板间的电势差为U.一质量为m、电荷量为q的α粒子(带正电)，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）计算粒子到达负极板时的速度大小(尝试用不同的方法)． （2）如果移动B板使两板间距离变为原来的两倍，粒子达到 B板的速度大小为原来的多少？ 自主练习 1.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,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大小为多少? 2.在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压（只变正负，大小不变），0时刻B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是（不计电子重力）（　　） A．电子一直向A板运动 B．电子一直向B板运动 C．电子先向A板运动，然后向B板运动， 再返回A板做周期性来回运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动， 再返回B板做周期性来回运动 四．带电粒子在电场中的偏转问题 例3、如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间并从另一侧射出，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U，板间距为d，不计粒子的重力． (1)粒子做什么性质的运动？水平方向做什么运动？竖直方向做什么运动? (2) 求粒子沿电场方向的偏移量y. (3)求合速度与初速度方向的夹角θ的正切； 例4. 上题中在离它们的右端相距L处安放着垂直金属板的足够大的靶MN．电荷离开电场后打在距靶MN的中心O1点多远地方？ 五．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__ __ (由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和 组成，如下图所示． 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)工作原理：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__ __，在X偏转极板上加一__ ____ __ ，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像． 思考：示波管中哪两个电极之间的电场使电子上下偏转的？哪两个电极之间的电场使电子左右偏转的？ （3）．示波管的波形 (1)仅在XX′之间或YY′之间加电压 电压 亮斑位置 XX′之间加不变的电压，YY′之间不加电压 X极电势高 X′极电势高 XX′之间不加电压，YY′之间加不变的电压 Y极电势高 Y′极电势高 (2)在YY′之间加周期性变化的电压 电压 亮线位置 描述 在YY′之间所加电压如图所示，XX′之间不加电压 在YY′之间所加电压如图所示，而在XX′之间加不变的电压(X正、X′负) 在YY′之间加如图甲所示的电压，同时在XX′之间加如图乙所示的电压 甲 乙 10.5电荷在电场中的运动导学案答案 例1。 （1） (2) 1倍 自主练习 1. 2.　B　 四．带电粒子在电场中的偏转问题 例3、（1）粒子做类平抛运动。水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速为0的匀加速运动。 （2） (3) 例4. 五．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(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和 荧光屏 组成，如下图所示． 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)工作原理：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． 思考：示波管中哪两个电极之间的电场使电子上下偏转的？哪两个电极之间的电场使电子左右偏转的？ Y,X （3）．示波管的波形 (1)仅在XX′之间或YY′之间加电压 电压 亮斑位置 XX′之间加不变的电压，YY′之间不加电压 X极电势高 X′极电势高 XX′之间不加电压，YY′之间加不变的电压 Y极电势高 Y′极电势高 (2)在YY′之间加周期性变化的电压 电压 亮线位置 描述 在YY′之间所加电压如图所示，XX′之间不加电压 过中心点的一条竖直亮线 在YY′之间所加电压如图所示，而在XX′之间加不变的电压(X正、X′负) 在中心点右侧一条竖直亮线 在YY′之间加如图甲所示的电压，同时在XX′之间加如图乙所示的电压 甲 乙 如图甲所示的正弦函数图像 2 学科网（北京）股份有限公司 $