带电粒子在电场中的运动
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第八节 、带电粒子在电场中的运动 （2课时）
学习目标
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。
2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3．知道示波管的主要构造和工作原理。
活动方案：
活动一：完成以下小题，分析研究带电粒子在电场中的平衡与加速问题。
1、一电子以初速度v在如图所示的匀强电场中从A向B运动，试问：电子实际上受到几个力作用？考虑到电子受到的重力与电场力的大小关系，我们能观察到电子做怎样的运动？为什么？
2、如图，如果一带负电的小球以初速度v从A点向右做匀速直线运动，试画出小球的受力示意图，指出小球至少受到几个力作用？
如小球沿其他方向做匀速直线运动，小球受力情况又如何？
总结：通过以上两小题的研究可得：【处理物理问题的方法】
① 对带电体在电场中的受力情况进行分析，是否考虑重力，
一、平衡问题
例：例1. 如图1所示，匀强电场方向竖直向下，在此电场中有a、b两个带粒子（不计粒子间相互作用），分别按各自图示方向匀速直线运动，则有（ ）
A. a、b都带正电
B. a、b都带负电
C. a带正电，b带负电
D. a带负电，b带正电
小结： 带电粒子在电场中处于静止或匀速直线运动状态。
学生活动二、匀强电场中的直线运动
3、若使粒子在匀强电场中被加速，应满足什么条件？
发现： 带电粒子在匀强电场中被加速。
变形：一个质量为m，带电量为+q的粒子，由静止开始从正极板向负极板运动，设两极板间电势差为U，试分析粒子运动情况？
再求：粒子到达负极板的速度？
方法一、动力学方程（运动学、牛顿运动定律）
方法二、功能关系（动能定理）
变形：不记G
思考1：不同粒子在该电场中加速时，速度大小由什么决定？
思考2、同一粒子加速后，若速度过小，可以改变什么？
思考3：卢瑟福在研究核物理时，设想用上述装置获得接近十分之一光速的α粒子， α粒子的质量为4× 1.67×10-27千克，带电量为2e，则上述装置中A、B两板的电势差应为多大？
自我反思：这一设想是否可行，为什么？如果不行，请你在上述装置的基础上提出改正办法？
拓展1：在左图装置中加上右图所示的电压，其U-t图象如图。设A、B板的距离足够大。试分析该正电粒子的运动情况。（不考虑该粒子的重力的影响）
学生活动三、非匀强电场中的直线运动（课本34页 思考与讨论）
自我思考： 1、该问题的讨论中为什么不采用力的观点？
2、运用能量的观点有什么优点？
小结：带电粒子在电场中，它的运动形式 、 、
计算时可以从 、 角度进行分析。
在匀强电场中
(1)牛顿第二定律与运动规律综合处理;
(2)应用能量（动能定理）的观点分析问题；
2.在非匀强电场中
应用能量(动能定理）分析问题.
课后思考：在活动二的题目中，带电粒子运动到两板中间位置时，速度是多大？
活动四：完成下题，回忆平抛运动相关知识。(预习)
将一小球沿水平方向以速度v抛出，以抛出点O为坐标原点，水平初速度v0的方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立直角坐标系如图所示
求： (1) 任一时刻t的速度v
(2) 任一时刻t的位移s
活动五、完成下题，总结带电粒子垂直电场方向进入电场的运动规律。
一个质量为m，带正电荷q的粒子，以v0的初速度沿平行于板面的方向射入电场中，两极板间的电场可看作匀强电场，上板带正电，下板带负电且电势差为U，两板间距离为d，板长为L，带电粒子最后飞出电场。
⑴运动状态分析：粒子沿初速度方向怎样运动，沿电场方向怎样运动？
⑵借鉴活动四的处理方法，求出带电粒子在电场中运动的相关物理量。
[学生探究活动]
在极板间运动时间：
竖直方向电子匀加速运动：加速度
速度
分位移
带电粒子离开电场时，速度：
偏转角度φ：
竖直方向发生偏移为：
总结：带电粒子垂直电场方向进入电场将做 运动。解题时可将其分解为沿初速度方向的 和垂直于电场方向的
实例：带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用——示波管。
示波器组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成
电子在示波管中的运动分三个阶段： 、 、飞出极板后 。
如图所示的示波管，电子由阴极发射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为U2，两偏转极板间距为d，板长为L1，从偏转极板到荧光屏的距离为L2，求电子打在荧光屏上的偏距OP．
学习目标
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。
2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3．知道示波管的主要构造和工作原理。
活动方案：
活动一：完成以下小题，分析研究带电粒子在电场中的平衡与加速问题。
1、一电子以初速度v在如图所示的匀强电场中从A向B运动，试问：电子实际上受到几个力作用？考虑到电子受到的重力与电场力的大小关系，我们能观察到电子做怎样的运动？为什么？
2、如图，如果一带负电的小球以初速度v从A点向右做匀速直线运动，试画出小球的受力示意图，指出小球至少受到几个力作用？
如小球沿其他方向做匀速直线运动，小球受力情况又如何？
总结：通过以上两小题的研究可得：【处理物理问题的方法】
① 对带电体在电场中的受力情况进行分析，是否考虑重力，
一、平衡问题
例：例1. 如图1所示，匀强电场方向竖直向下，在此电场中有a、b两个带粒子（不计粒子间相互作用），分别按各自图示方向匀速直线运动，则有（ ）
A. a、b都带正电
B. a、b都带负电
C. a带正电，b带负电
D. a带负电，b带正电
小结： 带电粒子在电场中处于静止或匀速直线运动状态。
学生活动二、匀强电场中的直线运动
3、若使粒子在匀强电场中被加速，应满足什么条件？
发现： 带电粒子在匀强电场中被加速。
变形：一个质量为m，带电量为+q的粒子，由静止开始从正极板向负极板运动，设两极板间电势差为U，试分析粒子运动情况？
再求：粒子到达负极板的速度？
方法一、动力学方程（运动学、牛顿运动定律）
方法二、功能关系（动能定理）
变形：不记G
思考1：不同粒子在该电场中加速时，速度大小由什么决定？
思考2、同一粒子加速后，若速度过小，可以改变什么？
思考3：卢瑟福在研究核物理时，设想用上述装置获得接近十分之一光速的α粒子， α粒子的质量为4× 1.67×10-27千克，带电量为2e，则上述装置中A、B两板的电势差应为多大？
自我反思：这一设想是否可行，为什么？如果不行，请你在上述装置的基础上提出改正办法？
拓展1：在左图装置中加上右图所示的电压，其U-t图象如图。设A、B板的距离足够大。试分析该正电粒子的运动情况。（不考虑该粒子的重力的影响）
学生活动三、非匀强电场中的直线运动（课本34页 思考与讨论）
自我思考： 1、该问题的讨论中为什么不采用力的观点？
2、运用能量的观点有什么优点？
小结：带电粒子在电场中，它的运动形式 、 、
计算时可以从 、 角度进行分析。
在匀强电场中
(1)牛顿第二定律与运动规律综合处理;
(2)应用能量（动能定理）的观点分析问题；
2.在非匀强电场中
应用能量(动能定理）分析问题.
课后思考：在活动二的题目中，带电粒子运动到两板中间位置时，速度是多大？
活动四：完成下题，回忆平抛运动相关知识。(预习)
将一小球沿水平方向以速度v抛出，以抛出点O为坐标原点，水平初速度v0的方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立直角坐标系如图所示
求： (1) 任一时刻t的速度v
(2) 任一时刻t的位移s
活动五、完成下题，总结带电粒子垂直电场方向进入电场的运动规律。
一个质量为m，带正电荷q的粒子，以v0的初速度沿平行于板面的方向射入电场中，两极板间的电场可看作匀强电场，上板带正电，下板带负电且电势差为U，两板间距离为d，板长为L，带电粒子最后飞出电场。
⑴运动状态分析：粒子沿初速度方向怎样运动，沿电场方向怎样运动？
⑵借鉴活动四的处理方法，求出带电粒子在电场中运动的相关物理量。
[学生探究活动]
在极板间运动时间：
竖直方向电子匀加速运动：加速度
速度
分位移
带电粒子离开电场时，速度：
偏转角度φ：
竖直方向发生偏移为：
总结：带电粒子垂直电场方向进入电场将做 运动。解题时可将其分解为沿初速度方向的 和垂直于电场方向的
实例：带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用——示波管。
示波器组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成
电子在示波管中的运动分三个阶段： 、 、飞出极板后 。
如图所示的示波管，电子由阴极发射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为U2，两偏转极板间距为d，板长为L1，从偏转极板到荧光屏的距离为L2，求电子打在荧光屏上的偏距OP．