（帶電粒子在電場中的運(yùn)動）人教版高中物理選修3-1教學(xué)課件

1、講解人：精品課件 時(shí)間：2020.5.20MENTAL HEALTH COUNSELING PPT第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 第一章 靜電場人教版高中物理選修3-1第一頁，共三十頁。課堂導(dǎo)入示波管中電子為什么偏轉(zhuǎn)，其運(yùn)動有什么規(guī)律？第二頁，共三十頁。U+q m+_=?F【情景】一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動。試計(jì)算粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？一：帶電粒子的加速運(yùn)動第三頁，共三十頁。方法一：動力學(xué)觀點(diǎn)： 主要利用牛頓運(yùn)動定律和勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律qUm+_帶電粒子的加速 d由得一：帶電粒子的加速運(yùn)動第四頁，共三十頁。方法二：能量觀點(diǎn) 利用動能定理由

2、得：一：帶電粒子的加速運(yùn)動第五頁，共三十頁?！疽?guī)律總結(jié)】對比兩種方法1.利用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，僅適用于勻強(qiáng)電場中，物體做勻變速直線運(yùn)動，即物體必須沿著電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場。2.利用動能定理，不僅適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場，因?yàn)楣絎=qU適用于任何電場。一：帶電粒子的加速運(yùn)動第六頁，共三十頁。【解析】電子從金屬絲到金屬板，由動能定理得：由得【典例1】. 熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為0。典型例題第七頁，共三十頁?！镜淅?】.如圖所示

3、，在A板附近有一電子由靜止開始向B板運(yùn)動，則關(guān)于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋正確的是()A兩板間距越大，運(yùn)動時(shí)間就越長，則獲得的速率越大B兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大C與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D以上解釋都不正確C典型例題第八頁，共三十頁。m+q+_v0你能畫出帶電微粒的運(yùn)動軌跡嗎？問題：二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第九頁，共三十頁。帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）+ + + + + + + + + - - - - - - - - - v0+q.md lF+二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十頁，共三十頁。1.運(yùn)動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)

4、電場時(shí)，若只受電場力作用，則帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動。二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十一頁，共三十頁。2.偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：（類似平拋運(yùn)動分析方法）（1）沿初速度方向是速度為v0的勻速直線運(yùn)動；（2）沿電場力方向是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十二頁，共三十頁。類平拋運(yùn)動與粒子比荷 成正比與粒子初速度v0的平方成反比與電場的屬性U、l、d有關(guān)二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十三頁，共三十頁。與粒子比荷 成正比與粒子初速度v0 的平方成反比與電場的屬性U、l、d有關(guān)二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十四頁，共三十頁?！镜淅?】.如圖所示,相距為d長度為l的平行板AB加上電壓后,可在A、B之間

5、的空間中產(chǎn)生電場,在A、B左端距AB 等距離處的O點(diǎn),有一電量為+q質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向(與A、B板平行)射入。不計(jì)重力,要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為( )A. B. C. D. vo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOCA二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律第十五頁，共三十頁。U1+_電場中加速電場中偏轉(zhuǎn)+_U2三：帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動規(guī)律第十六頁，共三十頁。+-+_U1U2v-qmLv0加速偏轉(zhuǎn)電荷經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場通過加速電場的末速度為進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的初速度三：帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動規(guī)律第十七頁，共三十頁?！镜淅?】.如

6、圖所示AB、CD為平行金屬板,A、B兩板間電勢差為500V,C、D始終和電源相接,測得其間的場強(qiáng)為104V/m,一質(zhì)量為2.510-24,電荷量為810-16C的帶電粒子(重力不計(jì))由靜止開始,經(jīng)A、B加速后穿過CD發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在熒光屏上,已知C、D極板長均為4cm,熒光屏距CD右端的距離為3cm,問: (1) 粒子帶正電還是帶負(fù)電?答案：粒子帶正電典型案例第十八頁，共三十頁。(2) 粒子打在熒光屏上距O點(diǎn)下方多遠(yuǎn)處?- - - - + + + + DABsLOC解析:出AB電場時(shí)速度水平方向:豎直方向:其中由此得到代入數(shù)據(jù)可得典型案例第十九頁，共三十頁。(3)粒子打在熒光屏上時(shí)的動能為多

7、大?- - - - + + + + DABsLOC解析：由剛剛的推導(dǎo)知道:所以粒子打在熒光屏上動能:代入數(shù)據(jù)可得典型案例第二十頁，共三十頁。（1）電子槍：發(fā)射并加速電子。（2）偏轉(zhuǎn)電極：YY使電子束豎直偏轉(zhuǎn)；XX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。四：示波管的工作原理第二十一頁，共三十頁。YYXX-+-+-若金屬平行板水平放置,電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)若金屬平行板豎直放置,電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式四：示波管的工作原理第二十二頁，共三十頁。YYX YY隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。X示波

8、器圖像如果在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，在熒光屏上會看到什么圖形？四：示波管的工作原理第二十三頁，共三十頁。UXt掃描電壓示波器圖像YYXX四：示波管的工作原理第二十四頁，共三十頁。如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2UyUx如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖像。四：示波管的工作原理第二十五頁，共三十頁。XYYXUXt示波器圖像O四：示波管的工作原理第二十六頁，共三十

9、頁。注意：某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定1.帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）2.帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。知識點(diǎn)總結(jié):電場中的帶電粒子一般可分為兩類：第二十七頁，共三十頁。勻變速直線運(yùn)動加速、減速勻變速曲線運(yùn)動偏轉(zhuǎn)平衡（F合=0）勻變速運(yùn)動（F合0）靜止勻速直線運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動狀態(tài)：第二十八頁，共三十頁。1.利用電場使帶電粒子加速2.利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動的分析方法