帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新

帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)新第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、處理力學(xué)問題的兩個(gè)基本觀點(diǎn)？2、動(dòng)能定理的表達(dá)式？3、處理平拋運(yùn)動(dòng)問題最基本的方法？復(fù)習(xí)提問：①動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)（牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式）②能的觀點(diǎn)（功能關(guān)系）W合外力=△Ek=Ek2

–Ek1分解，可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)。第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的微觀粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）2、帶電實(shí)物微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。一般都考慮重力，除有說明或暗示外,?？偨Y(jié)：宏觀實(shí)物粒子遠(yuǎn)大于微觀粒子，再小的塵埃也比大分子大第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一帶電粒子在電場(chǎng)中受到靜電力的作用，因此要產(chǎn)生加速度，速度的大小和方向都可能發(fā)生變化。在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來控制或改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。利用電場(chǎng)使帶電粒子加速、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，就是兩種最基本的情況。具體應(yīng)用有哪些呢?本節(jié)課我們來研究這個(gè)問題．以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例。第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、帶電粒子的加速在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接到電池組上而帶電，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，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。＋－⊕U第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一思考與討論1、上述問題中，兩塊金屬板是平行的，兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。如果兩極板是其他形狀，中間的電場(chǎng)不再均勻，上面的結(jié)果是否依然使用？為什么？由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、若粒子的初速度不為零，上述方法是否可行？可行，只不過公式應(yīng)為思考與討論第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一思考與討論3、如果加反向電壓，正電荷有初速度呢？⊕＋－v作減速，課本39問題與練習(xí)頁(yè)2題

第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Y

UL++++++------dv0Y′二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖，兩個(gè)極板Y與Y’的長(zhǎng)度為l，相距d，極板間的電壓U，一個(gè)電子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)，初速v0。把兩極板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子質(zhì)量m，電量e。（1）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)問t。（2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度a。（3）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離y。（4）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度vy。（5）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小v合。（6）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ。第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Y

UL++++++------dv0Y′2、受力分析：電子受到豎直上的電場(chǎng)力F＝Ee=eU/d，不受重力1、電場(chǎng)分析方向向下、大小E=U/d3、運(yùn)動(dòng)分析:電子斜向上作類平拋運(yùn)動(dòng)。分析與討論VF分解，可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)。第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Y

UL++++++------dv0Y′二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖，兩個(gè)極板Y與Y’的長(zhǎng)度為l，相距d，極板間的電壓U，一個(gè)電子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)，初速v0。把兩極板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子質(zhì)量m，電量e。（1）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)問t。（2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度a。（3）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離y。（4）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度vy。（5）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小v合。（6）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ。第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解:電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).加速度所以偏移距離所以偏移角度水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)Y

UL++++++------dv0Y′VF第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)小結(jié)第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一知識(shí)梳理三個(gè)分析：電場(chǎng)分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析兩個(gè)基本觀點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)、能量的觀點(diǎn)一個(gè)基本方法：分解和合成第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一實(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)第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一１、構(gòu)造電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’（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。三、示波管的原理第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、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：第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果在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示波器圖象第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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回運(yùn)動(dòng)－－掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線．示波器圖象YY’X’X第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果在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第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果信號(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示波器圖象第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、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)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上