第10章 10.5 课时1 带电粒子在电场中的加速运动和直线加速器（PPT课件）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步课件（人教版）

该高中物理课件聚焦“带电粒子在电场中的加速运动及直线加速器”，通过问题导入（如带电粒子重力忽略条件、直线加速器示意图分析）和思考讨论，衔接电场强度、电势差等概念，以典例和对标训练为支架构建知识体系。 其亮点在于以科学探究（问题链设计）和科学思维（模型建构、推理对比）为核心，如探究中分层提问引导分析，典例对比动能定理与动力学方法，总结明确适用场景。帮助学生提升分析能力，为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

5.1 带电粒子在电场中的加速运动和直线加速器 定标-关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 带电粒子在电场中的加速运动 能够对带电粒子在电场中的受力情况进行分析，进而推理出其运动状态的变化，如加速过程中的速度、位移等物理量的变化； 运用电场力公式、动能定理等知识，结合数学工具进行相关计算，解决带电粒子加速过程中的实际问题。； 将带电粒子在电场中加速的知识迁移到直线加速器等实际应用中，理解其工作原理。 强化对电场这一概念的理解，形成运动与相互作用观念以及能量观念，能综合应用力学和电学知识解决带电粒子在电场中加速的问题； 通过分析带电粒子在电场中的加速过程，培养逻辑推理能力，理解电场中能量的转化与守恒，体会科学思维方法； 通过对直线加速器等实际应用的学习，了解科学探究的过程，学习运用物理模型解决实际问题的方法； 培养严谨的科学态度，认识到物理知识在科技发展中的重要作用，增强对科学技术的兴趣和责任感。 重点及难点 从动力学观点和能量观点分析带电粒子在电场中的加速运动 题型及难度 选择题、计算题， 难度中等 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 2 本课时主要内容 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 3 知识导航-带电粒子在电场中的加速运动 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 4 【问题导入】 1、带电粒子的重力是否可忽略的条件是什么？ (1) 基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力，但并不忽略质量。 而当题目中给出了重力加速度g，则重力不能忽略。 (2) 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 2、 如图所示为直线加速器的示意图。平行金属板加上恒定电压U，质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A板由静止释放。粒子到达B板的动能为多大? 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 【思考与讨论】 1.带电粒子在电场中做什么运动? 2.设两板间的距离为d，加速度为多大? 3.粒子到达B板的速度为多大? 4.静电力对带电粒子做的功为多大? 5.粒子到达B板的动能为多大? 6.解决带电粒子做匀加速运动问题的思路有哪些?应用动能定理有什么优越性? 7.如果加速电场是非匀强电场，其他各量不变，粒子到达B板的动能为多大?速度为多大? 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 5 【典例1】炽热的金属丝可以发射电子.在金属丝和金属板P、Q间加电压U,发射出的电子在真空中加速后,从金属板的小孔穿出.设电子刚离开金属丝时的速度为0,电子质量为me、电荷量大小为e.如图所示,求电子到达正极板时的速度大小(用字母me、e、U表示,用不同的方法求解). 【必备知识】带电粒子在电场中运动情况的分析. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 6 【关键能力】 【答案】　 【解题思路】 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 7 【探究总结】1. 带电粒子在带电金属板间加速后的速率仅与带电粒子的初速度大小及两板间的电压有关,与板间距离无关. 2. 带电粒子的分类及受力特点:① 电子、质子、α粒子、离子等基本粒子,重力远小于静电力,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. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 8 【对标训练1】 如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q板时的速度,下列说法正确的是 (　　) A. 两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大 B. 两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大 C. 与两板间距离无关,仅与加速电压有关 D. 以上说法均不正确 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 9 【答案】C 【解题思路】 【易错提醒】在进行受力分析的时候,要注意是否考虑重力. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究1　带电粒子在电场中的加速运动 10 【问题导入】 探究2　直线加速器 【思考与讨论】 1.带电粒子在电场中做什么运动? 2.带电粒子在圆筒中做什么运动？ 3.为什么圆筒的长度越来越大? 4.圆筒的长度和它的序号有什么定量关系？ 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 11 【典例2】粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用,简化如图所示:沿轴线分布薄金属圆板O 及A、B、C、D、E五个金属圆筒(又称漂移管),相邻金属圆筒分别用导线接在M、N两点,O接M 点,将M、N接在高压电源两端.质子飘入(初速度为0)金属圆板O轴心处的小孔沿轴线进入加速器,质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T,在狭缝中被电场加速,加速电压 U 大小相同.质子电荷量为e,质量为m,不计质子经过狭缝的时间,则 (　　) A. 质子从圆筒E射出时的速度大小为 B. 圆筒E的长度为T C. M、N两端所接电源是直流恒压电源 D. 金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为1∶2 【必备知识】 带电粒子在直线加速器中的运动情况的分析. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究2　直线加速器 12 【关键能力】 【答案】A　 【解题思路】 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究2　直线加速器 13 【探究总结】 两种处理方法(以初速度为0的粒子在静电力下加速为例): 1. 动力学观点:主要运用牛顿第二定律和运动学公式求解.当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时,适合用该思路分析.该方法只适用于匀强电场. 2. 能量观点,利用动能定理求解:由动能定理求解不涉及时间的问题,如问题涉及位移、速率等,该方法适用于一切电场. 总结:粒子加速后的速度只与加速电压有关. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究2　直线加速器 14 【对标训练2】(教材改编题)如图所示是微波信号放大器的结构简图,其工作原理简化如下:均匀电子束以一定的初速度进入Ⅰ区(输入腔)被a、b间交变电压(微波信号)加速或减速,当Uab=U0时,电子被减速到速度为v1,当Uab=-U0时,电子被加速到速度为v2;接着电子进入Ⅱ区(漂移管)做匀速直线运动.某时刻速度为v1的电子进入Ⅱ区,t时间(小于交变电压的周期)后速度为v2的电子进入Ⅱ区,恰好在漂移管末端追上速度为v1的电子,形成电子“群聚块”,接着“群聚块”进入Ⅲ区(输出腔),达到信号放大的作用.忽略电子间的相互作用.求: (1) 电子进入Ⅰ区的初速度大小v0和电子的比荷; (2) 漂移管的长度L. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究2　直线加速器 15 【答案】　 【解题思路】 【易错提醒】列动能定理式子的时候要注意静电力做功的正负. 未来密码 高考物理关键能力提升 必修第三册 第十章 静电场中的能量 探究2　直线加速器 16 $