选修3-1静电场
1.9带电粒子在电场中的运动
教 学 目 标
一知识 与 技能
1掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律；
2  理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析；
3 了解加速和偏转在实际中的应用。
二过程 与 方法
1掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法；
2 让学生通过讨论和思考得出知识，用动画加强直观，注重知识的建构过程；
三情感 态度 价值观
1了解加速和偏转在实际中的应用，培养应用知识的意识，激发学习兴趣；
2  介绍我国的正负电子对撞机，培养为祖国富强而学习的理想；
3  在讨论中培养合作精神。
重点 ：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法
难点 ：对电场对粒子加速的规律的理解；
偏转问题的分析方法。
引出课题
教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？
如何控制带电粒子的运动？
用电场来改变和控制带电粒子的运动。
1带电粒子在电场中的运，如图电场中的一个带正电的粒子会做什么样的运动呢？
带电粒子：如电子、质子、原子核等
一般地，重力 << 电场力，重力可忽略不计。
一般地，带电粒子在电场中的运动遵守力学规律，以前所学运变速运动的运动学公式、牛二定律、动能定理等都可以用来分析物体的运动。
物体的运动性质由 F 合 和 V 0 共同决定。
新课教学
1、电荷受力分析
2、运动状态分析
3、功能关系分析
一带电粒子在电场中的直线运动
两块平行正对的金属板 A 、 B ，相距为 d ，带有等量异号电荷，电压为 U ，场强为 E ，如图所示。一质量为 m ，电荷为 q 的带正电的粒子从 A 板处由静止开始运动，求其到达 B 板的速度是多大？
公式
习题1：用电压为6.5×10 7 V的电子加速器给电子加速后，求电子的动能和速度分别为多大？已知电子的质量为m e ＝0.91×10 －30 Kg，电子电荷e＝1.6×10 －19 C，电子的初速度忽略不计。
在高速情况下动能定理仍然成立，但速度要用相对论来计算。实际上，其速度为光速的 0.999 999 996 9 倍。
例1、下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒子速度最大 （ ）A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子
例2、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m电量为-q的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板；如果要使这个带电粒子能够到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满足要求的是：（ ）A、使初速度减半B、使M、N间电压加倍；C、使M、N间电压提高4倍；D、使初速度和M、N间的电压都加倍
A
B
以电子枪为例，指出在非匀强场中匀变速运动公式无法应用，但动能定理 既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。
演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关。
第一步：解释电路；如图
第二步：如果电压变化，则 v 变；
第三步：如果电压不变， 减小板间距 d ，则 v 也不变。
二加速器
带电粒子的加速与电压直接相关，人们用这个理论来指导粒子加速器的研究
问题：怎样用较低电压得到较大速度？
多次加速的思想和规律：
介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视机、电脑显示器
欧洲大型强子对撞机（ＬＨＣ）３０日实施总能量达７万亿电子伏特的质子束流对撞成功，意味着人类在探索宇宙的奥秘方面又迈进重要一步。据中国科学院高能物理所所长陈和生介绍，中国在这项研究中作出了重要贡献。
ＬＨＣ是世界上最大的大型强子对撞机，位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下１００米深处的环形隧道内，隧道总长约２７公里，隧道内安放了四个探测器，即紧凑缪子线圈（ＣＭＳ）、超环面仪器（ＡＴＬＡＳ）、底夸克探测器（ＬＨＣｂ）和大型离子对撞机（ＡＬＩＣＥ）。中国参与了所有四个探测器的建造和实验。
三带电粒子在匀强电场中的偏转
电视机加速出来的电子不能打在一个点上，如何让它按我们的要求打到不同的地方？能否用电场实现电荷的偏转呢？
如图，带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场，
将会发生偏转，
做一个抛物线运动。
d
-q
φ
l/2
4
5
1 。运动性质：类平抛运动
2 。运动规律：
如果带电粒子从由静止经过一个电压为 U 1 电场加速后进入一个偏转电场，偏转电压为 U 2 ，则其飞出电场时的侧移距离为多少？设粒子电量为 q ，质量为 m ，偏转极板长 l ，板间距为 d 。
根据：

侧移距离与电荷的电量、质量无关。
先加速后偏转
如果电压不断变化，则偏转距离不断变化。
反过来，从偏转距离的变化可以反映两板间电压的变化。
可以据此来检测一个电压信号，如心电图。
例3、一个初动能为EK的带电粒子以速度V垂直电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2EK，若这个带电粒子的入射初速度为原来的2倍，则该粒子飞出电容器时的动能应为（ ）A、4EK； B、4.25EK;  C、4.5EK D、8EK
B
例4、如图所示，从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后，进入偏转电场U2，若要使电子在电场中的偏转量增大为原来的2倍，可供选用的方法是（ ）A、使U1减为原来的1/2；B、使U2增大为原来的2倍；C、使偏转电极板的长度L增大为原来的2倍； D、使偏转电极板的距离减小为原来的1/2。
ABD
再见