人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动学案设计

这是一份人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动学案设计，共4页。学案主要包含了学习目标，重点难点，学法指导，知识链接，学习过程，训练测试，参考答案，学习反思等内容，欢迎下载使用。

1.9 《带电粒子在电场中的运动》导学案





【学习目标】


1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．


2、知道示波管的构造和基本原理。


【重点难点】


运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题


【学法指导】


认真阅读教材，观察教材插图，体会分析带电粒子在电场中运动的方法；理解示波管的工作原理


【知识链接】


1、牛顿第二定律的表达式是


2、动能定理的表达式是


3、（1）平抛运动的特点：速度沿 方向，受 力作用，受力方向与速度方向


，运动轨迹为抛物线。


（2）处理平抛运动的方法：分解为水平方向的 ，竖直方向的


（3）运动规律：经过时间，


速度关系：VX= Vy= V合=


速度偏转角正切值tanθ=


位移关系：x= y=


【学习过程】


一、带电粒子的受力特点


1、对于基本粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力。（但并不忽略质量）


2、对于宏观带电体，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或明确的暗示以外，必须考虑重力。





二、带电粒子的加速


例1 图为两个带小孔的平行金属板，板间电压为U，一带电粒子质量为m、电荷量为－q，从左孔以初速度V0进入板间电场，最终从右孔射出。不计粒子重力。求：粒子从右孔射出时的速度V ？


U


－+


（1）由动力学知识求解（先求加速度，再根据运动学公式求V）


（2）由功能关系求解。（动能定理）


（3）比较两种解法有什么不同？








思考：若粒子初速度为零，则从左孔进入，到右孔的速度是多少？








尝试应用1：


1、如上图，氢核（）、氘核（）、氚核（）分别由左孔由静止释放，后由右孔射出，则：


⑴ 射出时的动能之比为________________


⑵ 射出时的速度之比为________________


三、带电粒子的偏转


如果带电粒子垂直电场方向进入匀强电场，受力有什么特点？会做什么运动呢？（不计重力）





例2 如图，平行板间电压为U，板间距离为d，板长为L1。一带电粒子质量为m，电荷量为q，以初速度v0垂直于场强方向射入电场中，离开电场中沿直线打在光屏上。光屏到平行板近端的距离为L2。不计粒子重力。求


v0


θ


y


y′


L2


L1


（1）粒子在电场中运动的时间。


（2）图中的偏转距离y 。[来源]


（3）速度的偏转角θ 的正切值。


（4）光屏上对应偏距y′（选做）。











[来源:ZXXK]














尝试应用2：


2、如上图，两质子分别以速度 v 和 2v 垂直场强方向射入同一匀强电场中，则两质子


⑴ 在电场中运动时间之比为_______


⑵ 离开电场时沿场强方向偏移的距离之比为________





【训练测试】


1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是( )


A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动


C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动


2．如图所示，在场强为E，方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m，带电量为－q的微粒，从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是( )





A．外力的方向水平


B．外力的方向竖直向上


C．外力的大小等于qE＋mg


D．外力的大小等于eq \r((qE)2＋(mg)2)


3．平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．如图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是( )[来源:ZXXK]


[来源:学_科_网Z_X_X_K]





4．(2009·济南模拟)如图所示，质子(eq \\al(1,1)H)和α粒子(eq \\al(4,2)He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为( )





A．11 B．12


C．21 D．14


5．如图所示，一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间．已知两极板的长度l，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题．(粒子只受电场力作用且上极板带正电)





(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为________，方向__________，加速度大小为__________，方向________．


(2)粒子在x方向上做________运动，在电场中的运动时间为________．


(3)粒子在y方向上做________运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为________．当其他条件不变，d增大时偏离距离将________．


(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为________，如果偏转的角度为θ，那么tanθ＝________.当其他条件不变，U增大时θ角将________





【参考答案】


1．答案：A


解析：因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动．


2．答案：D


解析：分析微粒受力，重力mg、电场力qE、外力F，由于微粒作匀速运动，三个力的合力为零，外力的大小和重力与电场力的合力大小相等．


F＝eq \r((qE)2＋(mg)2)


F的方向应和重力与电场力的合力方向相反，选项D正确．


3．答案：A


解析：粒子在第一个eq \f(T,2)内，做匀加速直线运动，eq \f(T,2)时刻速度最大，在第二个eq \f(T,2)内，电场反向，粒子做匀减速直线运动，到T时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程．[来源:]


4．答案：B


解析：由y＝eq \f(1,2) eq \f(Eq,m) eq \f(L2,v\\al(2,0))和Ek0＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，得：y＝eq \f(EL2q,4Ek0)可知，y与q成正比，B正确．


5．答案：(1)eq \f(qU,d) 垂直v0方向向下 eq \f(qU,md) 垂直v0方向向下 (2)匀速直线 eq \f(l,v0)


(3)初速度为零的匀加速直线 eq \f(ql2,2mv\\al(2,0)d)U 减小


(4)eq \f(ql,mv0d)U eq \f(ql,mv\\al(2,0)d)U 增大





【学习反思】


分析处理带电粒子在电场中偏转的方法是什么？要使粒子在电场中的侧移量变大，可采取哪些措施？[来源:学*科*网]