?10.5帶電粒子在電場中的運動導學案（2課時）
學習目標：
1．會從動力學角度、功能關系的角度分析帶電粒子在勻強電場中的加速問題
2．知道偏轉電場的原理，并分析計算偏轉電場中的偏移距離、偏轉角度、及離開電場時的速度
3．了解示波管的工作原理，體會靜電場知識對科學技術的影響
4．通過解決加速電場和偏轉電場的問題，加深兩種分析物體運動的方法的認知，以及化曲為直思想的再認識
重難點：
1. 分析帶電粒子的加速和偏轉問題
2. 從動力學、功能關系多角度分析帶電粒子再電場中的運動
教學內容：
一、【課堂任務】
任務1：知道帶電粒子如何在電場中加速，并分析帶電粒子在電場中的一級加速問題
任務2：會分析帶電粒子在電場中的多級加速問題（選考要求）
任務3：知道帶電粒子如何在電場中偏轉，并分析帶電粒子在電場中的偏轉問題
任務4：會分析加速電場與偏轉電場的綜合問題，了解示波管工作原理
二、【閱讀課本并判斷】
1、帶電粒子在電場中受力分析時一般需要考慮重力（ ）
2、相距很近的一對帶等量異種電荷的平行金屬板間，除邊緣外，可以看作勻強電場（ ）
3、帶電粒子在勻強電場中由靜止釋放后，將做勻加速直線運動（ ）
4、帶電粒子平行進入勻強電場后，運動軌跡將發(fā)生偏轉（ ）
5、帶電粒子垂直進入勻強電場后，運動軌跡是拋物線，所以做的是平拋運動（ ）
6、帶電粒子垂直進入勻強電場后，做的是勻變速曲線運動（ ）
7、物理上處理勻變速曲線運動，可以采用化曲為直的方法，化繁為簡（ ）
8、醫(yī)院用的電子直線加速器利用了加速電場的作用使電子變成高速粒子，然后轟擊重金屬靶放出射線用于放射治療，因為它不需要放射源，不開機時完全沒有射線，相比于使用放射性物質的放射治療，更加安全（ ）
9、示波管是示波器的心臟，主要由電子槍、偏轉電極、熒光屏組成（ ）
10、示波管的原理利用了加速電場和偏轉電場的作用，通過電子打在熒光屏的位置變化來反映所加電壓的變化（ ）
三、【課堂例題】
例1、如圖為直線加速器的示意圖，平行金屬板間距為d（較近），加上恒定電壓U，質量為m、電荷量為+q的帶電粒子從A板由靜止釋放。求粒子到達B板的速度大小。（用兩種方法）
U

A
B
d
+
-









方法一： 從動力學角度分析 方法二：從功能關系角度分析





拓展思考：如果兩極板間距較遠，應該用哪種方法比較合適？（ ）
A、方法一 B、方法二 C、兩種方法均可 D、兩種方法都不可以

思考：①觀察u-t圖像，說說它的變化周期是多少?
②電場強度的方向變化的周期又是多少？
③要保證電子實現(xiàn)多級加速的條件是什么？
例2、見課本P44【例題1】（選考要求）











2T
T




例3、如圖，一帶電粒子電荷量為-q，質量為m，沿平行于極板方向以初速度v0 射入，已知兩極板間距為d, 極板長度為，AB兩極板間電勢差為U，極板間電場可以視為勻強電場，若不計粒子的重力，請回答：
(1)帶電粒子將往哪個極板偏轉？做什么運動？
(2)它在電場中運動了多少時間？
(3)當它射出電場時偏移距離是多少？
(4)當它射出電場時速度的偏轉角度是多少？
(5)當它射出電場時的速度大小是多少？
d
u
A
B
(6)當它射出電場時位移的偏向角與速度偏轉角有什么關系？






拓展思考：









思考2：電子將向x軸哪個方向偏轉？
思考1：電子將向y軸哪個方向偏轉？




例4、如圖所示，有一電子(電荷量為e)經電壓U0加速后，進入兩塊間距為d、電壓為U的平行金屬板間。若電子從兩板正中間垂直電場方向射入，且正好能穿過電場，求：(1)金屬板AB的長度；(2)電子穿出電場時的動能。





四、【課堂練習】

1、如圖所示，兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質量為m，電荷量為e，從O點沿垂直于極板的方向射出，最遠到達A點，然后返回，OA=h，此電子具有的初動能是 (　　)
A.edhU B.edUh C.eUdh D.eU?d

2、如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關于電子到達Q時的速率與哪些因素有關的下列解釋中正確的是 (　　)



A.兩極板間的距離越大，加速的時間就越長，則電子獲得的速率越大
B.兩極板間的距離越小，加速的時間就越短，則電子獲得的速率越小
C.兩極板間的距離越小，加速度就越大，則電子獲得的速率越大
D.與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關
3、如圖所示，兩金屬板與電源相連接，電子從負極板邊緣垂直電場方向射入勻強電場，且恰好從正極板邊緣飛出?，F(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀叮娮尤詮脑恢蒙淙?，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板長度應變?yōu)樵瓉淼?(　　) A.2倍 B.4倍 C.12 D.14
4、如圖所示，平行板電容器上極板帶正電，從上極板的端點A釋放一個帶電荷量為+Q(Q>0)的粒子，粒子重力不計，以水平初速度v0向右射出，當它的水平速度與豎直速度的大小之比為1∶2時，恰好從下極板的端點B射出，則d與L之比為 (　　)


A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.1∶3
5、如圖所示，示波器的示波管可視為加速電場與偏轉電場的組合，若已知加速電壓為U1，偏轉電壓為U2，偏轉極板長為L，極板間距為d，且電子被加速前的初速度可忽略，則關于示波器靈敏度[即偏轉電場中每單位偏轉電壓所引起的偏轉量(yU2)]與加速電場、偏轉電場的關系，下列說法中正確的是 (　　)
A.L越大，靈敏度越高
B.d越大，靈敏度越高
C.U1越大，靈敏度越高
D.U2越大，靈敏度越低
五、【課堂反思】
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5 帶電粒子在電場中的運動

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第三冊

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