10.5 带电粒子在电场中的运动 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“带电粒子在电场中的运动”，涵盖加速与偏转两大核心内容。通过医用电子直线加速器实例导入，衔接静电场知识，以问题驱动构建从电场力到运动分析的学习支架。 其亮点在于融合动力学与能量观点对比分析加速问题，体现科学推理；用类平抛模型分解偏转运动，强化模型建构。结合例题与随堂练习，培养学生解决实际问题能力，助力教师高效教学，提升学生物理观念与科学思维。

第十章 静电场中的能量 10.5 带电粒子在电场中的运动 电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用 而加速的呢？ 新课导入 1．了解带电粒子在电场中的运动特点。 2．会从运动学和能量两个角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题。 3．会从力和运动的合成与分解的角度分析计算带电粒子在电场中的偏转。 4．了解示波管的构造和工作原理。 学习目标 一、 带电粒子在电场中的加速 基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计． 新知探究 U +q m + __ ｖ=? F 【探究一：带电粒子的加速运动】 【探究情景】 一个质量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动。 试计算粒子到达负极板时的速度？ 新知探究 方法一：动力学观点： 主要利用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律 q U m + _ 带电粒子的加速 d ① ② 由①②得 ③ 新知探究 方法二：能量观点 ——利用动能定理 ① ② 由①得： 新知探究 【规律总结】对比两种方法 1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动，即物体必须沿着电场线进入匀强电场。 2.利用动能定理，不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因为公式W=qU适用于任何电场。 新知探究 例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。 电子的质量为0.91×10-30 kg，电子的电荷量e=1.6×10-19 C 新知探究 解：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀强电场，但仍可用 可得 代入数据得：v=3.0×107 m/s 新知探究 例题2：如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电。现有质量为m，带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度V0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多少？ h A B V0 H 新知探究 解：将动能定理用于运动全过程，由W=△Ek得 h A B V0 H -mg(H+h)-qUAB=0- mV2 0 1 2 整理可得 UAB= m〔V2-2g(H+h)〕 2q 新知探究 二、带电粒子在电场中的偏转 1．受力分析 带电粒子以速度垂直于电场线方向射入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用（F=qE）而做匀变速曲线运动． 新知探究 2.运动分析 粒子受到垂直于初速度方向的静电力作用，做类平抛运动。 新知探究 3．处理方法 电荷量为q的带电粒子在电场中做类平抛运动，将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解(类似于平抛运动的处理方法)．如图所示，设带电粒子沿中线进入板间，忽略电容器的边缘效应． 新知探究 (1)偏转问题的分析处理方法：（类似平抛运动分析方法） ①沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动； ②沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。 新知探究 类平抛运动 与粒子比荷 成正比 与粒子初速度v0的平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 新知探究 与粒子比荷 成正比 与粒子初速度v0 的平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 新知探究 + + + + + + - - - - - - + _ U1 U2 v -q m L v0 加速 偏转 电荷经加速电场加速后进入偏转电场 通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度 （2）带电粒子先加速再偏转的运动规律 新知探究 注意：某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 1.电场中的带电粒子一般可分为两类： （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电场力相比小得多，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）带电微粒：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。 【归纳总结】 新知探究 2、带电粒子在电场中运动的几个常用推论 新知探究 三、示波管的原理 观察下图说出示波管的构造以及原理 - + Xˊ Xˊ X X Y Yˊ Yˊ Y 电子枪 偏转电极 荧光屏 新知探究 示波管的原理 新知探究 1.在竖直放置的平行金属板A、B间加一恒定电压，质量相同的两带电小球M和N以相同的速率分别从极板A的上边缘和两板间的中线下端沿竖直方向进入两板间的匀强电场，恰好分别从极板B的下边缘和上边缘射出，如图所示，不考虑两带电小球之间的相互作用，下列说法正确的是（   ） A. 两带电小球所带电量可能相等                              B. 两带电小球在电场中运动的时间一定相等 C. 两带电小球在电场中运动的加速度M一定大于N   D. 两带电小球离开电场时的动能M可能小于N C 随堂练习 2.有三个带电粒子A、B、C（不计重力）从同一位置以相同速度v0先后射入竖直方向的匀强电场中，它们落在正极板的位置如图所示，则下列说法中正确的是（   ） A. 三个粒子在电场中运动的时间相等                       B. 粒子A的比荷最大 C. 若粒子电量相同则A粒子质量最大                        D. 若粒子质量相同则A粒子电量最大 C 随堂练习 3. 如图所示，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点，粒子从A到B过程中克服重力做功2.0J，电场力做功3.0J，则下列说法正确的是（   ） A. 粒子带负电荷                                                      B. 粒子在B点速度为零 C. 粒子在B点的机械能比在A点多3.0J                      D. 粒子在B点的动能为1.0J C 随堂练习 带电粒子处于电场中 加速 偏转 1.偏转距离： 2.偏转角度： 应用 带电粒子在交变电场中运动 粒子做单向直线运动 粒子做往返运动 粒子做偏转运动 示波器 课堂小结 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $