第二册带电粒子在电场中的运动

　　一、教学目标
　　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 ．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
　　二、重点分析
　　初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向（或反向）做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。
　　三、主要教学过程
　　1 ．带电粒子在磁场中的运动情况
　　①   若带电粒子在电场中所受合力为零时，即  F=0 时，粒子将保
　　持静止状态或匀速直线运动状态。
　　例   带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？
　　分析   带电粒子处于静止状态，  F=0 ， mg=Eq ，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。
　　②若  F   0 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）
　　打入正电荷，将做匀加速直线运动。
　　打入负电荷，将做匀减速直线运动。
　　③若  F   0 ，且与初速度方向有夹角（不等于 0  ， 180  ），带电粒子将做曲线运动。
　　mg   Eq ，合外力竖直向下 v0 与  F 夹角不等于 0  或 180  ，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。
　　2 ．若不计重力，初速度 v0   E ，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，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。
　　与此相似，不计 mg ， v0   E 时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。
　　板间距为 d ，板长为 l ，初速度 v0 ，板间电压为 U ，带电粒子质量为 m ，带电量为 +q 。
　　①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动， x=v0t ；在沿电
　　若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？
　　②
　　③
　　注：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 v0t 不再等于板长 l ，应根据情况进行分析。
　　设粒子带正电，以 v0 进入电压为 U1 的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。
　　进入电压为 U2 的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。
　　例 1 质量为 m 的带电粒子，以初速度 v0 进入电场后沿直线运动到上极板。
　　（ 1 ）物体做的是什么运动？
　　（ 2 ）电场力做功多少？
　　（ 3 ）带电体的电性？
　　例 2  如图，一平行板电容器板长 l=4cm ，板间距离为 d=3cm ，倾斜放置，使板面与水平方向夹角α =37  ，若两板间所加电压 U=100V ，一带电量 q=3   10-10C 的负电荷以 v0=0.5m/s 的速度自 A 板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从 B 板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子质量为多少？
　　例 3  一质量为 m ，带电量为 +q 的小球从距地面高 h 处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为 l 处，有一根管口比小球直径略大的
　　管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。如图：
　　求：（ 1 ）小球的初速度 v ；
　　（ 2 ）电场强度 E 的大小；
　　（ 3 ）小球落地时的动能。