《1.9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》課件(新課標(biāo)人教版3-1)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Evv3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，除非有說(shuō)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(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

一、帶電粒子的平衡：

若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

例：帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?

分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F=0，Eq=mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，所以（圖一）帶電粒子帶負(fù)電，（圖二）帶電粒子帶正電。

EqmgEqmg(圖一）（圖二）二、帶電粒子的加速：（不計(jì)重力）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

如圖三所示，在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢(shì)差為U。若一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：

帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加（減）速直線運(yùn)動(dòng)。2、用功能觀點(diǎn)分析：

粒子只受電場(chǎng)力作用，動(dòng)能變化量等于電場(chǎng)力做的功，即：（1）若初速度為零，則：（2）若初速度不為零，則：Fq(圖三）UdE(圖三）Ud帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

結(jié)論：此方法即適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。

對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)，也可直接應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)公式求解，請(qǐng)同學(xué)們下去自己練習(xí)。解答詳見(jiàn)課本。三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

ld+-----------+++++++++Uv0q、mld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移距離三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：

帶電粒子以速度V0垂直于電場(chǎng)線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，若只受電場(chǎng)力作用，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。2、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析處理方法：（類似平拋運(yùn)動(dòng)分析方法）（1）沿初速度方向是速度為V0的勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）沿電場(chǎng)力方向是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。類平拋運(yùn)動(dòng)與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（側(cè)移距離）與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)類平拋運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（偏轉(zhuǎn)角）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）解答詳見(jiàn)課本。

質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動(dòng)能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為

，側(cè)移距離之比為

。練習(xí)：四、示波管的原理：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、示波器：用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器，其核心部分是示波管。2、示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）3、原理：利用了電子的慣性小，熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺(jué)暫留等，靈敏，直觀地顯示出電信號(hào)隨間變化的圖線。2、原理（１）ＹＹ′的作用：被電子槍加速后在ＹＹ′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)亮斑，可推得在豎直方向偏移：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？YY’X’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)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線X示波器圖象UXt掃描電壓（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在ＸＸ′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)為一條水平的亮線．示波器圖象YY’X’X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(huì)看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2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)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象XYY’X’UXt示波器圖象帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

五、課堂小結(jié)：一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理2、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析處理方法：1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：2、用功能觀點(diǎn)分析：1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：3、側(cè)移距離和偏轉(zhuǎn)角：小結(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

六、課堂練習(xí)：1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核與電量成正比與比荷平方根成正比帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

六、課堂練習(xí)：

2、質(zhì)量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中