帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)
一、教學(xué)目標
1．了解——只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運動(dòng)。
2．重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強方向垂直的——類(lèi)平拋運動(dòng)。
3．滲透物理學(xué)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(diǎn)分析
初速度與場(chǎng)強方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中運動(dòng)，沿電場(chǎng)方向（或反向）做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運動(dòng)，垂直于電場(chǎng)方向為勻速直線(xiàn)運動(dòng)。
三、主要教學(xué)過(guò)程
1．帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)情況
�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶�(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即∑F=0時(shí)，粒子將保
持靜止狀態(tài)或勻速直線(xiàn)運動(dòng)狀態(tài)。
例帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電？
分析帶電粒子處于靜止狀態(tài)，∑F=0，mg=Eq，因為所受重力豎直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因為場(chǎng)強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。
�、谌簟艶≠0且與初速度方向在同一直線(xiàn)上，帶電粒子將做加速或減速直線(xiàn)運動(dòng)。（變速直線(xiàn)運動(dòng)）
打入正電荷，將做勻加速直線(xiàn)運動(dòng)。
打入負電荷，將做勻減速直線(xiàn)運動(dòng)。
�、廴簟艶≠0，且與初速度方向有夾角（不等于0°，180°），帶電粒子將做曲線(xiàn)運動(dòng)。
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(xiàn)運動(dòng)。在第三種情況中重點(diǎn)分析類(lèi)平拋運動(dòng)。
2．若不計重力，初速度v0⊥E，帶電粒子將在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運動(dòng)。
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(xiàn)運動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動(dòng)。物體的實(shí)際運動(dòng)為這兩種運動(dòng)的'合運動(dòng)。
與此相似，不計mg，v0⊥E時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中將做類(lèi)平拋運動(dòng)。
板間距為d，板長(cháng)為l，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。
�、倭Ｗ釉谂c電場(chǎng)方向垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，x=v0t；在沿電若粒子能穿過(guò)電場(chǎng)，而不打在極板上，側移量為多少呢？
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注：以上結論均適用于帶電粒子能從電場(chǎng)中穿出的情況。如果帶電粒子沒(méi)有從電場(chǎng)中穿出，此時(shí)v0t不再等于板長(cháng)l，應根據情況進(jìn)行分析。
設粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場(chǎng)，將做勻加速直線(xiàn)運動(dòng)，穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)速度增大，動(dòng)能增大，所以該電場(chǎng)稱(chēng)為加速電場(chǎng)。
進(jìn)入電壓為U2的電場(chǎng)后，粒子將發(fā)生偏轉，設電場(chǎng)稱(chēng)為偏轉電場(chǎng)。
例1質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)后沿直線(xiàn)運動(dòng)到上極板。
�。�1）物體做的是什么運動(dòng)？
�。�2）電場(chǎng)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(cháng)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(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿水平方向運動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為多少？帶電粒子質(zhì)量為多少？
例3一質(zhì)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(diǎn)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(gè)區域里加一個(gè)場(chǎng)強方向水平向左的勻強電場(chǎng)。如圖：
求：（1）小球的初速度v；
�。�2）電場(chǎng)強度E的大��；
�。�3）小球落地時(shí)的動(dòng)能。
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