第二节 带电粒子在电场中的运动 [学习目标] 核心素养 学习目标 物理观念 运用静电力、电场强度、电势等研究带电粒子在电场中运动的加速度、位移及能量的变化 科学思维 通过研究带电粒子在电场中加速、偏转类运动，分析带电粒子的运动规律，培养学生推理能力 科学探究 通过研究带电粒子的运动情况，能解释相关的物理现象，培养热爱科学勇于探究的精神 科学态度与责任 通过对示波管的研究，感悟物理学在实际生活中的应用，知道科学理论与实验相互促进的意义 知识点一 带电粒子在电场中的加速 1．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。 2．带电粒子加速问题的处理方法： (1)利用动能定理分析：初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝mv2，则v＝。 (2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。 知识点二 加速器 1．原理：为了使带电粒子获得较高的能量，最直接的做法是让带电粒子在电场力的作用下不断加速。 2．方法：早期制成的加速器是利用高电压的电场来加速带电粒子的，为了进一步提高带电粒子的能量，科学家制成了直线加速器。 3．加速器的应用：广泛应用于工农业、医疗、科研等各个领域。 ①带电粒子在电场中的运动常用动能定理，电荷量用绝对值计算。②带电粒子在电场中的加速度还可用牛顿运动学计算加速后的速度。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可以忽略不计。 (√) (2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线问题。 (×) (3)带电粒子在电场中一定做加速直线运动。 (×) 知识点三 带电粒子在电场中的偏转 1．受力特点：带电粒子进入电场后，忽略重力，粒子只受电场力，方向平行电场方向。带电粒子垂直进入匀强电场的运动情况类似于平抛运动。 2．运动性质： (1)沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动， 穿越两极板的时间t＝。 (2)垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝。 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＝，所以tan θ＝＝。 知识点四 示波器 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(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)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。 带电粒子在匀强电场中偏转，类比平抛运动，平抛运动的规律仍适用。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动。 (√) (2)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偏转，打在荧光屏不同位置。 (√) 3：填空 质子(H)，α粒子(He)、钠离子(Na＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后，获得动能最大的是α粒子(He)。 考点1 带电粒子的加速 电子由静止从P板向Q板运动，电子到达Q板的速度大小与什么因素有关？ 提示：由eU＝mv2得v＝，因电子的e、m确定，所以速度大小只与加速电压有关。 1．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，一般都不考虑粒子的重力。 (2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、 ... ...
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