带电粒子在电场中的运动(公开课)

授课班级：高二（1）班 授课时间：2017年9月27日 授课人：郭耀虎 【三维目标】

（一）知识与技能

1．理解并掌握带电粒子在电场中的加速原理。

2．能用牛顿运动定律或动能定理分析带电粒子在电场中的加速。 （二）过程与方法

1．分析如何利用电场使带电粒子速度大小改变即加速。 2．归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的常用方法。 （三）情感、态度和价值观

1．感受从能的角度，用动能定理分析解答问题的优点。 2．进一步养成科学思维的方法。 【教学方法】 启发式教学、讲授法

【教学重点】带电粒子在电场中的直线运动的分析与解答； 【教学难点】用能量观点解决带电粒子在电场中的运动。 【教学过程】 一、带电粒子 1. 基本粒子：

如电子、质子、α粒子、离子等除题目中有特殊说明或明确暗示以外，一般都不考虑它们的重力（但不能忽略其质量）。

2. 带电颗粒：如带电液滴、油滴、尘埃和小球等除题目中有说明或明确暗示以外，一般都不能忽略它们的重力。

3.一般带电体：要根据题目暗示或运动状态来判定是否考虑重力。 二、带电粒子在匀强电场中的平衡问题

+ + + + + 1、受力分析 qE qEmgUEdmgd qU_ _ _ mg _ _ _ d 2、运动状态：静止或匀速直线运动

【例1】如图所示，相距为d，水平放置的两平行金属板a、b，其电容为C，a极板接地且中央有小孔，开始时两板均不带电。现将带电量为q、质量为m的带电液滴，一滴一滴从小孔正上方h高处无初速度地滴下，竖直落向b板，到达b板后液滴的电荷全部传递给b板，不计一切阻力。问：若第n滴液滴在a、b间做匀速直线运动，求n？ h

d

三、带电粒子在匀强电场中的匀加速直线运动

1、运动状态分析：

带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，带电粒子将做匀变速直线运动。

【例2】如图,在真空中有一对平行金属板,两板间加以电压U,两板间有一个带正电荷q的粒子,它在电场力的作用下,由静止开始从正极板向负极板运动,求达负极板时的速度?

分析：带电粒子不计重力，只受电场力作用，由于初速度为零，所以粒子沿电场力方向做匀加速直线运动。

解法一：牛顿定律+运动学公式

FEqqUmmmdv22adav2qUm

_ _ _ _ _ + + + + + 解法二：动能定理（能量观点）

带电粒子的运动过程中，静电力所做的功为：

WqU

Ek12mv2

粒子到达负极板时的速率为v,其动能可以写成:

由动能定理有：

qU12qUmv2vm 2解得：

思考：若初速度v0不等于0，上式应怎样表述？若不是匀强电场，上式是否同样适用？为什么？

【例3】实验表明，炽热的金属丝可以发射电子，在炽热的金属丝和金属板间加上电压U=2500V，从炽热的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，电子穿出后的速度有多大？

【课堂练习】

1、下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后,速度最大的是（ ） 下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后,速度最大的是（ ）

124A．质子1H B．氘核1H C．α粒子2He D．钠离子（Na+）

2、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m，电量为－q的带电粒子，以初速v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，不计带电粒子所受重力，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述措施能满足要求的是（ ）

A、使初速度减为原来的一半 B、使M、N间电压加倍

C、使M、N间电压提高到原来的4倍 D、使初速度和M、N间电压都加倍

3、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB=100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子（不计粒子重力），以初速度v0=3.0×103m/s由A点运动到B点．求：粒子到达B点时的速率．

【作业布置】

1、 课本39页1、2；

2、 《世纪金榜》30页“典例”与“过关训练”。