高一物理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)ppt課件

1、新人教版選修新人教版選修3-1J2459J2459學(xué)生示波器學(xué)生示波器陰極射線管結(jié)構(gòu)示意圖陰極射線管結(jié)構(gòu)示意圖吉林省乾安縣第四中學(xué)吉林省乾安縣第四中學(xué) 131400 131400 金迎時(shí)金迎時(shí)E-mail:E-mail:人教版選修人教版選修3-1 3-1 新課標(biāo)地區(qū)新課標(biāo)地區(qū)會(huì)員社區(qū)用戶(hù)名：會(huì)員社區(qū)用戶(hù)名：12022-1-281牛頓第二定律的表達(dá)式？2動(dòng)能定理的表達(dá)式？3平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。4電場(chǎng)力做功的計(jì)算公式？復(fù)習(xí)提問(wèn)：22022-1-28導(dǎo)語(yǔ)導(dǎo)語(yǔ):帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用, ,所以產(chǎn)生所以產(chǎn)生加速度加速度, ,速度的大小和方向都可能發(fā)生變化速度的大小

2、和方向都可能發(fā)生變化. .利用電利用電場(chǎng)來(lái)改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)來(lái)改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng), ,是在電子儀器設(shè)是在電子儀器設(shè)備中常用的方法和手段對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)備中常用的方法和手段對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，從受力的角度來(lái)看，遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，從做動(dòng)，從受力的角度來(lái)看，遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，從做功的角度來(lái)看，遵循能的轉(zhuǎn)化和守恒定律一般情功的角度來(lái)看，遵循能的轉(zhuǎn)化和守恒定律一般情況下，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用比較復(fù)雜，但離不開(kāi)況下，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用比較復(fù)雜，但離不開(kāi)兩種最基本的作用：一是兩種最基本的作用：一是使帶電粒子加速，使帶電粒子加速，二是二是使使帶電粒子偏轉(zhuǎn)帶電粒子偏轉(zhuǎn)32022-1-

3、28學(xué)習(xí)導(dǎo)航學(xué)習(xí)導(dǎo)航要點(diǎn)提示要點(diǎn)提示帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一一)帶電粒子的加速帶電粒子的加速(二二)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(三三)示波管的原理示波管的原理42022-1-28電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：1、帶電的、帶電的基本粒子基本粒子：如電子，質(zhì)子，：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，一般子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）2、帶電微粒帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除有說(shuō)明：如帶電小球、液滴

4、、塵埃等。除有說(shuō)明或暗示外或暗示外,一般都考慮重力。一般都考慮重力。52022-1-281 1、受力分析、受力分析: : 水平向右的電場(chǎng)力水平向右的電場(chǎng)力 F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)分析: :初速度為零，加速度初速度為零，加速度為為a=qU/mda=qU/md的的勻加速勻加速直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)。一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速 熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和平行金屬板熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和平行金屬板間加以電壓間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬，發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大

5、？板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。出時(shí)的速度為零。這個(gè)問(wèn)題有幾種解法這個(gè)問(wèn)題有幾種解法?哪種解法比較簡(jiǎn)便哪種解法比較簡(jiǎn)便?62022-1-28解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解adv22mqUv2mdqUmFa解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解221mvqU mqUv272022-1-28由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，第二種方法仍適用！也無(wú)關(guān)，第二種方法仍適用！若粒子的初速度為零若粒子的初速度為零, ,則則: :qUmv221若粒子的初速度不為零若

6、粒子的初速度不為零, ,則則: :qUmvmv2202121 結(jié)論：結(jié)論： 由于電場(chǎng)力做功，由于電場(chǎng)力做功，與電場(chǎng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)與電場(chǎng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān),與運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速加速問(wèn)問(wèn)題時(shí)，一般都是利用題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理動(dòng)能定理進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。82022-1-28二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1 1、受力分析：、受力分析：電子受到豎直向下的電子受到豎直向下的電場(chǎng)力電場(chǎng)力F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)分析: :電子作電子作類(lèi)平拋類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。UL L+ + + + + +- - - - -

7、 -Y dY Y v v0 0 FV92022-1-28實(shí)驗(yàn)錄像：用陰極射線管演示帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)錄像：用陰極射線管演示帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)102022-1-28解解:電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,在豎直方向在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).加速度加速度mdeUmFa所以偏移距離所以偏移距離所以偏移角度所以偏移角度dmveUlaty202221212000tanmdveUlvatvvy水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)00vlttvl可求得由112022-1-28 粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為初速為零

8、的勻加速運(yùn)動(dòng)零的勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)論：結(jié)論： 帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題就是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題就是一個(gè)類(lèi)平拋類(lèi)平拋的問(wèn)題的問(wèn)題 粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)122022-1-28、構(gòu)造、構(gòu)造電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏熒光屏YYXXYYXX（1）電子槍?zhuān)喊l(fā)射并加速電子）電子槍?zhuān)喊l(fā)射并加速電子（2）偏轉(zhuǎn)電極：）偏轉(zhuǎn)電極：YY使電子束豎直偏轉(zhuǎn)；使電子束豎直偏轉(zhuǎn)；XX使電子束水平偏轉(zhuǎn)使電子束水平偏轉(zhuǎn)（3）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物質(zhì)發(fā)光。）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物

9、質(zhì)發(fā)光。三、示波管的原理三、示波管的原理132022-1-282、原理、原理（）（）的作用：被電子槍加速后在的作用：被電子槍加速后在的電場(chǎng)中做勻變的電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，出電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)打到熒光屏上，出現(xiàn)亮速曲線運(yùn)動(dòng)，出電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)打到熒光屏上，出現(xiàn)亮斑，可推得在豎直方向偏移：斑，可推得在豎直方向偏移：UlLdmvqlyyy)2(2021若信號(hào)電壓若信號(hào)電壓tUumsin則則tyymsin142022-1-28如果在XX 之間不加電壓,而在YY之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時(shí)間變化，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？YYX y隨信號(hào)電壓同步變化，但由于視覺(jué)暫留和熒光物質(zhì)的殘光隨信號(hào)電壓同

10、步變化，但由于視覺(jué)暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條特性，只能看到一條豎直的亮線豎直的亮線X示波器圖象示波器圖象152022-1-28UXt掃描電壓掃描電壓（）（）的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在上上的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水平方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來(lái)為平方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來(lái)為一條一條水平的亮線水平的亮線示波器圖象示波器圖象YYXX162022-1-28如果在如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖

11、所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)，同時(shí)在在XXXX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？會(huì)看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2172022-1-28182022-1-28如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象XYYXUXt示波器圖象示波器圖象192022-1-28課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析從做功和能量的角度分析類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做粒子在與