第九節(jié)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)

第九節(jié)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn):帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律難點(diǎn):帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。應(yīng)用：知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月++++++++________U帶電粒子的加速UE加速勻速勻速第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月_++++++_____勻速勻速加速(+q,m)加速后粒子的速度怎樣計(jì)算呢？由動(dòng)能定理可得U當(dāng)V0一定時(shí)，U越大，則V越大；U越小，V越小當(dāng)U一定時(shí)，V0越大，則V越大；V0越小，V越小對(duì)某一粒子（m.q一定）由牛頓定律得：若在勻強(qiáng)電場中第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月單級(jí)加速---電子槍低壓電源加熱燈絲產(chǎn)生熱電子高壓＋－高壓電源產(chǎn)生加速電場原理：Uq=mv2/2－0第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月多級(jí)加速問題：如圖多級(jí)平行板連接，能否加速離子？U＋＋＋－－－ABCDEF第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月多級(jí)直線加速器示意圖U0u0-u0tT2TU~＋－第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月帶電粒子的偏轉(zhuǎn)v0ld++++++-------qφvv0v⊥φyl/2F運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析勻變速曲線運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng)）分析方法沿初速度方向——?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng)沿電場線方向——初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)1.加速度:2.飛行時(shí)間3.側(cè)移距離4.偏角第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月求帶電粒子離開電場時(shí)速度的大小。方法2:根據(jù)動(dòng)能定理求解方法1:根據(jù)速度合成求解注意加速電壓U*不一定是兩板的電壓不能求出方向第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)粒子偏角的討論1.若不同的粒子是從靜止經(jīng)過同一電場加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場U,由動(dòng)能定理有偏角大小與粒子q,m無關(guān),即都相同2.將粒子飛出電場時(shí)的速度反向延長,交原運(yùn)動(dòng)方向于O點(diǎn),O點(diǎn)距電場邊緣距離為x,則粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí),好像從極板間l/2處沿直線射出似的第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月dl/2yv0-qvv0v⊥φφ++++++------lYXU熒光屏光斑U0若粒子是從靜止經(jīng)過電場加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場U發(fā)生側(cè)移y；離開電場后，打在熒光屏上行成光斑，光斑距熒光屏中心的距離Y。結(jié)合前面結(jié)論，推出y與Y的表達(dá)式第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月φdl/2yv0-qvv0v⊥φφ++++++------lYXU熒光屏光斑U0(1)(2)得出：第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3．示波管的原理（1）示波器：用來觀察電信號(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：利用了帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線。第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月水平偏轉(zhuǎn)電極，加電壓如圖1，豎直偏轉(zhuǎn)電極加電壓如圖2，熒光屏上會(huì)出現(xiàn)什么圖形？UxtT2TtUyT2T1、只加Ux—t電壓2、只加Uy—t電壓3、同時(shí)加Ux—t電壓和Uy—t電壓思考：為什么叫做“示波器”第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn):帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律難點(diǎn):帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。應(yīng)用：知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月研究方法小結(jié)：1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律（2）功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧（1）類比與等效電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比---電場中的偏轉(zhuǎn)為類拋體運(yùn)動(dòng)（類平拋、類斜拋）（2）整體法(全過程法)電場力的功只與始末位置有關(guān)，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算．-----（使用動(dòng)能定理解題時(shí)）第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于重力是否考慮的問題1、題目明確了重力不計(jì)或不能忽略重力的情況2、題目未明確的情況下:a)基本粒子(如電子、質(zhì)子、離子等)重力一般忽略.b)帶電顆粒(如液滴、塵埃、小球等)重力一般不能忽略.討論:第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月綜合提高如圖所示,水平放置的A、B兩平行金屬板相距為d,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電量為-q的小球,從距A板高h(yuǎn)處自由下落,通過小孔C進(jìn)入電場,但沒能到達(dá)B板,求AB間電勢(shì)差的最小值.hdCBA解法一、[牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律]第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月解法二、[運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和動(dòng)量定理法]小球自由落體時(shí)間由可得進(jìn)入電場后的勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月解法三、（動(dòng)能定理法）由W=ΔEK可列全過程的動(dòng)能定理方程mg(h+d)-qUmin=0,Umin=mg(h+d)/q第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2:一個(gè)電子以初速V0=3.0×106m/s沿著垂直于場強(qiáng)方向射入兩帶電平行金屬板，金屬板長L=6.0×10-2m，兩板之間可以看成是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E=2×103N/C，電子的電量e=1.6×10-19C，質(zhì)量m=9.1×10-31kg，求:（1）電子射離電場時(shí)的速度；（2）出射點(diǎn)與入射點(diǎn)沿場強(qiáng)方向的側(cè)移距離。第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月[解析]法一：電子射入電場以后，受恒定的電場力作用，由于V0⊥F電，電子做類平拋運(yùn)動(dòng)。將電子的運(yùn)動(dòng)看成是沿X軸方向、速度為V0的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿電場力y方向、初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合成。yV0XO如圖所示:第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月從電子射入電場到飛出電場，兩個(gè)方向的位移和加速度為{L=V0ty=at212a=eEm電子飛離電場時(shí)的速度為{Vx=V0Vy=atVt=√V2+(at)20代入數(shù)據(jù)y=7.0×10-2(m)代入數(shù)據(jù)Vt=7.62×106(m/s)tanα=VyV0代入數(shù)據(jù)tanα=2.33∴α=arctg2.33第24頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月法二：由F=eE=ma求出a，由L=V0t求出t，[總結(jié)]本題為典型的帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題，一般的處理方法是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成