公開課帶電粒子在電場中的運動實用教案

1、QJJRQJJR情景情景(qngjng)(qngjng)引入引入 火爆的電視劇讓你深深的沉迷在其中，你的心情隨情節(jié)而起伏，從我們物理學的角度，我想問你，你了解電視機的工作原理嗎？電視機是如何工作的，在電子(dinz)技術(shù)中，示波器能簡單的反映這一原理，就讓我們從電子(dinz)在電場中的運動說起吧！第1頁/共25頁第一頁，共26頁。SWMB三維目標三維目標(mbio)設(shè)計設(shè)計 能夠從受力和能量轉(zhuǎn)換的角度分析帶電粒子在電場中的運動，培養(yǎng)用運動分解的方法來研究問題的能力，進而了通過示波器的研究了解電視機的工作原理，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，認識(rn shi

2、)哲學的方法美。第2頁/共25頁第二頁，共26頁。KDFXKDFX考點考點(ko din)(ko din)分析分析1 1、帶電粒子在電場中的加速、帶電粒子在電場中的加速(ji s)(ji s)（IIII）2 2、帶電粒子在電場是勻強電場中的偏轉(zhuǎn)（、帶電粒子在電場是勻強電場中的偏轉(zhuǎn)（IIII）3 3、示波器（、示波器（I I）第3頁/共25頁第三頁，共26頁。1 1、帶電粒子，如電子，質(zhì)子、帶電粒子，如電子，質(zhì)子(zhz)(zhz)，正負離子等。這些，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比粒子所受重力和電場力相比 ，除非有說明或明，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。確的暗示以外，一

3、般都不考慮重力。 ( (但并不能忽略質(zhì)但并不能忽略質(zhì)量）。量）。2 2、帶電粒子在電場中運動的兩種最簡單、帶電粒子在電場中運動的兩種最簡單(jindn)(jindn)的的情況是：情況是： 和和 。 ZZYXZZYX自主自主(zzh)(zzh)研研習習一：帶電粒子一：帶電粒子小得多加速加速偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)2 2、帶電微粒，如液滴、油滴、塵埃、小球等，處理、帶電微粒，如液滴、油滴、塵埃、小球等，處理問題時重力不能忽略。問題時重力不能忽略。第4頁/共25頁第四頁，共26頁。1 1、處理帶電粒子在電場中的加速運動、處理帶電粒子在電場中的加速運動(ji s yn dn)(ji s yn dn)的問題的方法一般是

4、的問題的方法一般是 和和 。二：帶電粒子的加速二：帶電粒子的加速(ji s)(ji s)和偏轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)牛頓第二牛頓第二(d r)定律定律動能定理動能定理2、帶電粒子以初速度垂、帶電粒子以初速度垂直于電場方向飛入勻強直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個電場的問題就是一個 的問題。粒子在的問題。粒子在與電場垂直的方向上做與電場垂直的方向上做 ， 粒子在粒子在與電場平行的方向做與電場平行的方向做。類平拋運動類平拋運動勻速直線運動勻速直線運動初速為零的勻加速運動初速為零的勻加速運動第5頁/共25頁第五頁，共26頁。三、示波器的原理三、示波器的原理(yunl)1.示波器作用：是一種用來觀察示波器作用：是

5、一種用來觀察 隨時間變化的電子隨時間變化的電子(dinz)儀器。儀器。2.它的核心部件是示波管它的核心部件是示波管: 、 和和 組成，管內(nèi)抽成真空。組成，管內(nèi)抽成真空。3、示波管的基本原理：電子、示波管的基本原理：電子(dinz)在加速電場中被在加速電場中被 ，電子，電子(dinz)在偏轉(zhuǎn)在偏轉(zhuǎn)電場中被電場中被 。 電信號電信號電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)電極電極熒光屏熒光屏加速加速偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)第6頁/共25頁第六頁，共26頁。+ +_UUE加速勻速勻速+qmV0V=?一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速(ji s)第7頁/共25頁第七頁，共26頁。1. 帶電粒子在電場帶電粒子在電場(d

6、in chng)中的加速中的加速用牛頓用牛頓(ni dn)運動定運動定律分析律分析用動能定理用動能定理(dn nn dn l)分析分析00v?tvUE1（加速電壓）（加速電壓）YTTJYTTJ要點探究要點探究第8頁/共25頁第八頁，共26頁。qUm+_帶電粒子的加速帶電粒子的加速 d d1 1 、 受 力 分 析、 受 力 分 析(fnx):(fnx): 水平水平(shupng)(shupng)向右向右的電場力的電場力 F FqE=qU/dqE=qU/dF F2 2、運動、運動(yndng)(yndng)分析分析: :初速度為零，加速度初速度為零，加速度為為a=qU/md的向右的向右勻加勻加速

7、直線運動速直線運動。解法一運用運動學知識求解解法一運用運動學知識求解mqUdmdqUadv2222mqUv2解法二運用動能定理知識求解解法二運用動能定理知識求解mqUvmvqU2212粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)第9頁/共25頁第九頁，共26頁。 ld+- - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、m二二. 帶電粒子在電場帶電粒子在電場(din chng)中中的偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)第10頁/共25頁第十頁，共26頁。 ld+- - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0

8、q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzh(pinzhun)un)角角側(cè)移側(cè)移二二. 帶電粒子在電場帶電粒子在電場(din chng)中中的偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運動的知識試根據(jù)類平拋運動的知識(zh shi)，推導偏移量，推導偏移量 y和偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角第11頁/共25頁第十一頁，共26頁。1. 1.受力分析：粒子受力分析：粒子(lz)(lz)受到豎直受到豎直向下的靜電力向下的靜電力F F qE = qU/dqE = qU/d。2.2.運動規(guī)律運動規(guī)律(gul)(gul)分析分析: :作類平拋運動。作類平拋運動。x x方向：方向：勻速直線運動勻速直線運動Y Y方向：方向：加速度為加速度為 的的

9、勻勻加速直線加速直線運動運動。mdqUa v v v v0 0vy 3. x3. x方向方向(fngxi(fngxing)ng) L4. 4. y方向方向 xvyvy5 5、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角的正切：、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角的正切：tv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvytan v v0 0v v+ y yvy F F- -v0Y dUY Y q L L第12頁/共25頁第十二頁，共26頁。 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)加速和偏轉(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)一體一體+-

10、v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0-qmyO第13頁/共25頁第十三頁，共26頁。JSFX即時即時(jsh)分分析析解：由動能定理解：由動能定理(dn nn dn l)，得，得meUvmveU2212代入數(shù)值代入數(shù)值(shz)得：得：v=3.0107m/s第14頁/共25頁第十四頁，共26頁。y20221vLmdqUtan200mdvqULvvy=0.36cm8 . 6第15頁/共25頁第十五頁，共26頁。1、有一束正離子，以相同的速率從同一位置進入帶電、有一束正離子，以相同的速率從同一位置進入帶電(di din)平行板電容器的勻強電場中，所有粒子的運平行板電容器的勻強電場

11、中，所有粒子的運動軌跡一樣，說明所有離子（動軌跡一樣，說明所有離子（ ）A、有相同的質(zhì)量、有相同的質(zhì)量B、有相同的電荷量、有相同的電荷量C、有相同的比荷、有相同的比荷D、屬于同一元素的同位素、屬于同一元素的同位素KTLXKTLX課堂練習課堂練習1 1C CdmvqUly2022第16頁/共25頁第十六頁，共26頁。 2 2、如圖所示，、如圖所示，MM、N N是在真空是在真空(zhnkng)(zhnkng)中豎直放中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為mm、電量為、電量為+q+q的質(zhì)子，的質(zhì)子，以極小的初速度由小孔進入電場，當以極小的初速度由小孔進入電場，當MM、N N間電

12、壓為間電壓為U U時，粒子到達時，粒子到達N N板的速度為板的速度為v v，如果要使這個帶電，如果要使這個帶電粒子到達粒子到達N N板的速度為板的速度為2v 2v ，則下述方法能滿足要求，則下述方法能滿足要求的是（的是（ ）A A、使、使MM、N N間電壓增加為間電壓增加為2U 2U B B、使、使MM、N N間電壓增加為間電壓增加為4U 4U C C、使、使MM、N N間電壓不變，距離減半間電壓不變，距離減半 D D、使、使MM、N N間電壓不變，距離加倍間電壓不變，距離加倍 MMN NU Ud d+mqUv2v與電壓與電壓(diny)平方平方根成正比根成正比BKTLXKTLX課堂練習課堂練

13、習2 2第17頁/共25頁第十七頁，共26頁。3 3、如圖，電子在電勢差為、如圖，電子在電勢差為U1U1的加速電場中由靜止開的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為始加速，然后射入電勢差為U2U2的兩塊平行極板間的電的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力重力(zhngl)(zhngl)可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變變大的是大的是 （ ）A A、U1U1變大、變大、U2U2變大變大 B

14、B、U1U1變小、變小、U2U2變大變大C C、U1U1變大、變大、U2U2變小變小 D D、U1U1變小、變小、U2U2變小變小KTLXKTLX課堂練習課堂練習3 3第18頁/共25頁第十八頁，共26頁。20121mvqU 1202qUmvdmvleU202tan析與解析與解對加速過程對加速過程(guchng)(guchng)由動能定理：由動能定理：對偏轉(zhuǎn)對偏轉(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)過程由偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)角正切公式：角正切公式：dUlU122與粒子的電量與粒子的電量(dinling)q(dinling)q、質(zhì)量質(zhì)量mm無關(guān)無關(guān)dUlUy1224

15、第19頁/共25頁第十九頁，共26頁。dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lxSKTSKT思考題思考題第20頁/共25頁第二十頁，共26頁。課堂課堂(ktng)小結(jié)：小結(jié)：一、利用電場一、利用電場(din chng)使帶電使帶電粒子加速粒子加速二、利用二、利用(lyng)電場使帶電粒電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)mqUvmvqU2212y20221vLmdqU200mdvqULvvytan三、加速與偏轉(zhuǎn)一體三、加速與偏轉(zhuǎn)一體mqUv102122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU第21頁/共25頁第二十一頁，共26頁。第22頁/共25頁第二十二頁，共26頁。 同學們現(xiàn)代技術(shù)神秘莫測(shn m m c)，但從最簡單的物理現(xiàn)象來說，現(xiàn)代技術(shù)并不神秘，只要你能認真學習，你就是下一個“愛因斯坦.”第23頁/共25頁第二十三頁，共26頁。謝謝謝謝(xi xie)指導指導KHQHZY課后強化課后強化(qinghu)作業(yè)作業(yè)第24頁/共25頁第二十四頁，共26頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第25頁/共25頁