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            物理教案-帶電粒子在電場中的運動

            2011-08-25 高一物理教案 來源:互聯網 作者:

            帶電粒子在電場中的運動

             

            一、教學目標 

            1.了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力,帶電粒子做勻變速運動。

            2.重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動。

            3.滲透物理學方法的教育:運用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計粒子重力。

            二、重點分析

            初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動,沿電場方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運動,垂直于電場方向為勻速直線運動。

            三、主要教學過程 

            1.帶電粒子在磁場中的運動情況

            ①     若帶電粒子在電場中所受合力為零時,即∑F=0時,粒子將保

            持靜止狀態或勻速直線運動狀態。

            例  帶電粒子在電場中處于靜止狀態,該粒子帶正電還是負電?

             

            分析  帶電粒子處于靜止狀態,∑F=0,mg=Eq,因為所受重力豎直向下,所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下,所以帶電體帶負電。

            ②若∑F≠0且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動)

            打入正電荷,將做勻加速直線運動。

            打入負電荷,將做勻減速直線運動。

             

             

            ③若∑F≠0,且與初速度方向有夾角(不等于0°,180°),帶電粒子將做曲線運動。

            mg>Eq,合外力豎直向下v0與∑F夾角不等于0°或180°,帶電粒子做勻變速曲線運動。在第三種情況中重點分析類平拋運動。

            2.若不計重力,初速度v0⊥E,帶電粒子將在電場中做類平拋運動。

            復習:物體在只受重力的作用下,被水平拋出,在水平方向上不受力,將做勻速直線運動,在豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。

            與此相似,不計mg,v0⊥E時,帶電粒子在磁場中將做類平拋運動。

            板間距為d,板長為l,初速度v0,板間電壓為U,帶電粒子質量為m,帶電量為+q。

            ①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動,x=v0t;在沿電

             

            若粒子能穿過電場,而不打在極板上,側移量為多少呢?

             

             

             

             

             

             

             

             

             


             

            注:以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出,此時v0t不再等于板長l,應根據情況進行分析。

             

             

             

             

             


            設粒子帶正電,以v0進入電壓為U1的電場,將做勻加速直線運動,穿過電場時速度增大,動能增大,所以該電場稱為加速電場。

            進入電壓為U2的電場后,粒子將發生偏轉,設電場稱為偏轉電場。

             

            例1質量為m的帶電粒子,以初速度v0進入電場后沿直線運動到上極板。

            (1)物體做的是什么運動?

            (2)電場力做功多少?

            (3)帶電體的電性?

             

             

             

             

             

            例2  如圖,一平行板電容器板長l=4cm,板間距離為d=3cm,傾斜放置,使板面與水平方向夾角α=37°,若兩板間所加電壓U=100V,一帶電量q=3×10-10C的負電荷以v0=0.5m/s的速度自A板左邊緣水平進入電場,在電場中沿水平方向運動,并恰好從B板右邊緣水平飛出,則帶電粒子從電場中飛出時的速度為多少?帶電粒子質量為多少?

             

             

             

             

             

            例3 一質量為m,帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為l處,有一根管口比小球直徑略大的

            管子上方的整個區域里加一個場強方向水平向左的勻強電場。如圖:

             


            求:(1)小球的初速度v;

            (2)電場強度E的大;

            (3)小球落地時的動能。

             

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