高中物理新課標(biāo)選修3-1帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動ppt課件

1、新課標(biāo)選修新課標(biāo)選修3-13-1教學(xué)課件教學(xué)課件一、受力分析一、受力分析 3、某些帶電體能否思索重力，要根據(jù)標(biāo)題暗示或運(yùn)動、某些帶電體能否思索重力，要根據(jù)標(biāo)題暗示或運(yùn)動 形狀來斷定形狀來斷定電場中的帶電體普通可分為兩類：電場中的帶電體普通可分為兩類：1、帶電的根本粒子：如電子，質(zhì)子，正負(fù)離子等。這、帶電的根本粒子：如電子，質(zhì)子，正負(fù)離子等。這 些粒子所受重力和電場力相比在小得多，除非有說些粒子所受重力和電場力相比在小得多，除非有說 明或明確的暗示以外，普通都不思索重力。但并明或明確的暗示以外，普通都不思索重力。但并 不能忽略質(zhì)量。不能忽略質(zhì)量。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說、

2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說 明或明確的暗示以外，普通都思索重力。明或明確的暗示以外，普通都思索重力。(一)、帶電粒子(微粒)在電場中的直線加速問題二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動類型二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動類型(二)、帶電粒子(微粒)在電場中的偏轉(zhuǎn)問題+ +_UUE加速加速勻速勻速勻速勻速+qmV0V=?(一一)、帶電粒子在電場中的加速、帶電粒子在電場中的加速1.1.加速電場模型加速電場模型2.解題方法及思緒分析解題方法及思緒分析根本思緒：1.在勻強(qiáng)電場中 (1)牛頓第二定律與運(yùn)動規(guī)律綜合處置 (2)動能定理2.在非勻強(qiáng)電場中 運(yùn)用能量觀念分析問題.* 需留意帶電粒子與帶電微粒的

3、區(qū)別.3.分析結(jié)果分析結(jié)果:mqUV2速度與電勢差速度與電勢差U U、比荷有關(guān)，與間隔、比荷有關(guān)，與間隔d d無關(guān)無關(guān)例例1：知：知：U=2500V，初速為，初速為0，求：電子穿出時的，求：電子穿出時的 速度？速度？ 30300.9 10109 10GmgN 191525001.6 102 100.2FqEN GF帶電粒子：質(zhì)子，電子，帶電粒子：質(zhì)子，電子， 粒子等無特殊闡明都不計重粒子等無特殊闡明都不計重力，但要思索其動能。力，但要思索其動能。例例2:三塊一樣的金屬平行板三塊一樣的金屬平行板A、B、D自自上而下程度放置上而下程度放置,間距分別為間距分別為h和和d,如下圖如下圖. A、B兩板中

4、心開孔兩板中心開孔,在在A板的開孔上擱有板的開孔上擱有一金屬容器一金屬容器P且與且與A板接觸良好板接觸良好,其內(nèi)盛有其內(nèi)盛有導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體.A板經(jīng)過閉合的電鍵與電池的板經(jīng)過閉合的電鍵與電池的正極相連正極相連,B板與電池的負(fù)極相連并接地板與電池的負(fù)極相連并接地,電池提供電池提供A、B兩極板電壓為兩極板電壓為U0,容器容器P內(nèi)內(nèi)的液體在底部小孔的液體在底部小孔O處構(gòu)成質(zhì)量為處構(gòu)成質(zhì)量為m,帶帶電量為電量為q的液滴后自在下落的液滴后自在下落,穿過穿過B板的開板的開孔孔O落在落在D板上板上,其電荷被其電荷被D板吸咐板吸咐,液體液體隨即蒸發(fā)隨即蒸發(fā),接著容器頂部又構(gòu)成一樣的液接著容器頂部又構(gòu)成一樣的液

5、滴自在下落滴自在下落,如此繼續(xù)如此繼續(xù),設(shè)整個安裝放在真設(shè)整個安裝放在真空中空中.求求:(1)第一個液滴到達(dá)第一個液滴到達(dá)D板的速度為多少板的速度為多少?(2)D板最終可到達(dá)的電勢為多少板最終可到達(dá)的電勢為多少?POOABDSU0hd分析分析:(1):(1)電鍵閉合電鍵閉合,AB,AB組成的電容器兩板間組成的電容器兩板間電壓不變電壓不變( (由于由于C C一定一定,Q,Q也堅持不變也堅持不變).).在第一滴液滴下落至在第一滴液滴下落至D D過程中過程中, ,重力、電場力重力、電場力對對帶電液滴做功對對帶電液滴做功, ,由動能定理得由動能定理得: :由此解得由此解得: :(2)(2)想象某一液滴

6、恰不能到達(dá)想象某一液滴恰不能到達(dá)D D板板, ,根據(jù)動能根據(jù)動能定理有定理有: :解得解得: :2021)(mvqUhdmgmqUhdgv02)(20)(0qUqUhdmgqdhmgUU)(0運(yùn)用運(yùn)用: :直線加速器直線加速器粒子在每個加速電場中的運(yùn)動時間相等，由于交變電壓的粒子在每個加速電場中的運(yùn)動時間相等，由于交變電壓的變化周期一樣變化周期一樣1：非勻強(qiáng)電場中：非勻強(qiáng)電場中, 如何計算？如何計算？電場力做功，只于始末位置電勢差有電場力做功，只于始末位置電勢差有關(guān)關(guān)2：假設(shè)帶正電粒子以：假設(shè)帶正電粒子以V0負(fù)板向正板運(yùn)動，分析負(fù)板向正板運(yùn)動，分析粒子運(yùn)動情況粒子運(yùn)動情況明確粒子明確粒子V，a

7、的變化情況的變化情況思思 考：考：3.假設(shè)粒子以初速度假設(shè)粒子以初速度V0沿垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入電場，沿垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入電場， 離子的運(yùn)動情況如何？離子的運(yùn)動情況如何？ d+- lv0v0d-qv vv0v0v vyS S1.粒子穿越電場的時間粒子穿越電場的時間t=? 2.粒子分開電場的速度粒子分開電場的速度V=？ 3.粒子分開電場時的偏角粒子分開電場時的偏角=？ 4.沿垂直于板面方向偏移的間隔沿垂直于板面方向偏移的間隔=？5.S =?(二二)、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)22o1122VqulYamtd側(cè)移量側(cè)移量:偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn)角度:20tanyxqvulvd m v粒子好象是

8、從入射線中點直接射出來的粒子好象是從入射線中點直接射出來的類平拋運(yùn)動類平拋運(yùn)動電子槍電子槍熒光屏熒光屏偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極+ +- -X XX X、y y、y yX XX X、y y、y y亮斑亮斑三、示波器的原理三、示波器的原理課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速1 1、運(yùn)動形狀：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，、運(yùn)動形狀：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，遭到的電場力與運(yùn)動方向在同不斷線上，做勻加或勻減速遭到的電場力與運(yùn)動方向在同不斷線上，做勻加或勻減速直線運(yùn)動。直線運(yùn)動。2 2、功能關(guān)系：粒子動能的變化量等于電場力所做的功。、功能關(guān)系：粒子動能的變化量等于電

9、場力所做的功。qU = mvt2/2- mv02/2qU = mvt2/2- mv02/2二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1 1、運(yùn)動形狀：帶電粒子以速度、運(yùn)動形狀：帶電粒子以速度v0v0垂直于電場線方向射入勻強(qiáng)垂直于電場線方向射入勻強(qiáng)電場時，遭到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做勻電場時，遭到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做勻變速曲線運(yùn)動。變速曲線運(yùn)動。2 2、偏轉(zhuǎn)問題的處置方法：類似于平拋運(yùn)動的處置。、偏轉(zhuǎn)問題的處置方法：類似于平拋運(yùn)動的處置。沿初速度方向為勻速直線運(yùn)動沿初速度方向為勻速直線運(yùn)動運(yùn)動時間：運(yùn)動時間：t=L/v0t=L/v0沿電場力方向為初速度為零的勻加速直線運(yùn)

10、動沿電場力方向為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動加速度：加速度：a=F/m=qE/m=qu/mda=F/m=qE/m=qu/mdP38練習(xí)第練習(xí)第4題題讓一價氫離子、一價氦離子和讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開場加速，然后在同一電場由靜止開場加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們能否會分為偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們能否會分為三股？請闡明理由。三股？請闡明理由。比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移間隔比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移間隔y假設(shè)假設(shè) y不一樣不一樣比較離子能否以比較離子能否以一樣偏角一樣偏角 射出射出假設(shè)假設(shè) y 一樣一樣假設(shè)假設(shè)不一樣不一樣會分為三股會分為三股假設(shè)假設(shè) 一樣一樣不會分為三股不會分為三股會分為三股會分為三股例例3：一個初速度為零的電子，在場強(qiáng)為：一個初速度為零的電子，在場強(qiáng)為4.0103 V/m的勻強(qiáng)電場中被加速，求的勻強(qiáng)電場中被加速，求經(jīng)過經(jīng)過2.010-8 s后，電子的速度和動能。后，電子的速度和動能。(電子質(zhì)量為電子質(zhì)量為0.9110-30kg) 解：電子在勻強(qiáng)電場中的加速度解：電子在勻強(qiáng)電場中的加速度: a=F/m = eE/m速度速度:v=at= eEt/m = 1.410