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课件网) 5．带电粒子在电场中的运动 第十章 静电场中的能量 整体感知·自我新知初探 [学习任务] 1．知道带电粒子在电场中加速和偏转的原理。 2．会从运动和力的关系的角度、从功和能的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。 3．能够对带电粒子垂直于电场线进入匀强电场的偏转问题进行分析和计算。 4．通过对示波管的构造和工作原理的认识，进一步理解加速和偏转问题。 [问题初探] 问题1．带电粒子在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动？ 问题2．带电粒子在匀强电场中偏转的运动是匀变速曲线运动？ [提示] 问题1．不一定。 问题2．匀强电场中加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动。 [自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。 探究重构·关键能力达成 [链接教材] 如图所示是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？其运动性质是什么？ 知识点一 带电粒子在电场中的加速 提示：受静电力作用；匀变速直线运动。 1．带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件 只受静电力作用时，带电粒子的速度方向与电场强度的方向_____或_____。 2．分析带电粒子加速问题的两种思路 (1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析。 (2)利用静电力做功结合_____来分析。 相同 相反 动能定理 在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间电势差为U，若一个质量为m、带正电荷q的粒子，以初速度v0从正极板附近向负极板运动。试结合上述情境讨论： 问题1．怎样计算它到达负极板时的速度？ 问题2．若粒子带的是负电荷(初速度为v0)，将做匀减速直线运动，如果能到达负极板，其速度如何？ 问题3．上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场，如果两金属板是其他形状，中间的电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？ 提示：因为不管是否为匀强电场，静电力做功都可以用W＝qU计算，则动能定理仍然适用，故结果仍然适用。 【典例1】 (直线运动问题)如图所示，P和Q为两平行金属板，板间有一定电压，在P板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q板运动，下列说法正确的是( ) A．两板间距离越大，加速时间越短 B．两板间距离越小，电子的加速度就越小 C．电子到达Q板时的速率与两板间距离无关，仅与加速电压有关 D．电子到达Q板时的速率与加速电压无关，仅与两板间距离有关 √ √ √ 知识点二 带电粒子在电场中的偏转 垂直 v0 匀速直线 零 如图所示，带电粒子以初速度v0垂直于电场线射入两平行板间的匀强电场中。设带电粒子的电荷量为q、质量为m(不计重力)，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U。 问题1．你认为带电粒子的运动同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么？ 提示：平抛运动，这类运动的研究方法是运动的合成和分解。 问题2．带电粒子在电场中的运动可以分解为哪两种运动？ 提示：带电粒子在电场中的运动可以分解为：带电粒子在垂直于电场线方向上的匀速直线运动以及在平行于电场线方向上的初速度为零的匀加速直线运动。 1．基本规律 带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。 2．常用推论 (1)速度偏转角θ的正切值是位移方向与初速度方向夹角α的正切值的2倍，即tan θ＝2tan α。 (2)粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向交于沿初速度方向位移的中点。 √ 【典例4】 (带电粒子在电场中先加速后偏转)一个电荷量为q＝－2×10-8 C、质量为m＝1×10-14 kg的带电粒子，由静止经电压为U1＝1 600 V的加速电场加速后，立即沿中心线O1O2垂直进入一个电压为U2＝2 400 V的偏转电场，然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P点，偏转电场两极板间 ... ...
