第九节 带电粒子在匀强电场中的运动

教学设计示例

第九节 带电粒子在匀强电场中的运动

1、带电粒子的加速

　　教师讲解：这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动，关于运动，在前面的学习中我们已经研究过了：物体在力的作用下，运动状态发生了改变，同样，对于电场中的带电粒子而言，受到电场力的作用，那么它的运动情况又是怎样的呢？带电粒子在电场中运动的过程中，电场力做的功大小为 ，带电粒子到达极板时动能 ，根据动能定理， ，这个公式是利用能量关系得到的，不仅使用于匀强电场，而且适用于任何其它电场．

　　分析课本113页的例题1．

2、带电粒子的偏转

　　根据能量的关系，我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态，下面，我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况．

　　（教师出示图片）为了方便研究，我们选用匀强电场：平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场．

　　①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即 时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态．

    

带电粒子处于静止状态， ， ，所受重力竖直向下，场强方向竖直向下，带电体带负电，所以所受电场力竖直向上．

　　②若 且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动．（变速直线运动）

　　A、打入正电荷，将做匀加速直线运动．

　　B、打入负电荷，由于重力极小，可以忽略，电荷只受到电场力作用，将做匀减速直线运动．

　　③若 ，且与初速度方向有夹角，带电粒子将做曲线运动． ，合外力竖直向下，带电粒子做匀变速曲线运动．（如下图所示）

　　注意：若不计重力，初速度 ，带电粒子将在电场中做类平抛运动．

　　复习：物体在只受重力的作用下，以一定水平速度抛出，物体的实际运动为这两种运动的合运动．水平方向上不受力作用，做匀速直线运动，竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动．

　　水平方向：

　　竖直方向：

　　与此相似，当忽略带电粒子的重力 时，且 ，带电粒子在电场中将做类平抛运动．与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上，带电粒子做加速度为 的匀变速直线运动．

　　例题讲解：已知，平行两个电极板间距为d，板长为l，初速度 ，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为＋q．分析带电粒子的运动情况：

   

　　①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动， ；在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动， ，称为侧移．若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？

       

　　②射出时的末速度与初速度 的夹角 称为偏向角．

 

　　③ 反向延长线与 延长线的交点在 处．

　　证明：

 ．

　　注意：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况．如果带电粒子没有从电场中穿出，此时 不再等于板长l，应根据情况进行分析．

　　得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况，下面，我们看看其实际的应用示例．

3、示波管的原理：

　　学生首先自己研究，对照例题，自学完成，教师可以通过放映有关示波器的视频资料加深学生对本节内容的理解．

4、教师总结：

　　教师讲解：本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合， 带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计．对于示波管，实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用．

5、布置课后作业．

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