10.5帶電粒子在電場中的運動課件高二上學(xué)期物理人教版2

2024/8/31人教版物理必修三第十章《靜電場中的能量》第五節(jié)帶電粒子在電場中的運動高一物理組邱鵬2024/8/32帶電粒子在電場中的加速2024/8/33問題提出ABUdE+Fv如圖，一個質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，只在靜電力的作用下由靜止開始從正極板A向負極板B運動。試計算粒子到達負極板時的速度？方法一：動力學(xué)觀點：

主要用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律2024/8/34方法二：能量觀點：

——利用動能定理總結(jié)：粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)。ABUdE+Fv2024/8/35思考：若兩極板間不是勻強電場，該用何種方法求解？若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:能量觀點——動能定理2024/8/362024/8/37問題：如圖多級平行板連接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF2024/8/38多級直線加速器2024/8/392024/8/310方法與選擇方法：分析帶電粒子加速的問題，常有兩種思路∶一種是利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運動公式分析;另一種是利用靜電力做功結(jié)合動能定理分析。選擇：當解決的問題屬于勻強電場且涉及運動時間等描述運動過程的物理量時，適合運用前一種思路分析;當問題只涉及位移、速率等動能定理公式中的物理量或非勻強電場情景時，適合運用后一種思路分析。2024/8/311電荷能不能在電場中走出一條我們想要的曲線呢？2024/8/312帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)2024/8/313問題提出如圖，一帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向以初速度v0

射入電場，若不計粒子的重力，帶電粒子將做什么運動？1.受力分析：僅受豎直向下的電場力做類平拋運動2.運動分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：初速度為零的勻加速直線運動2024/8/314ld+-----------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角（偏向角）偏移距離（側(cè)移距離或側(cè)移量）如圖，粒子以初速度v0射入電場，求射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和速度偏轉(zhuǎn)的角度θ。2024/8/315ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：勻加速直線運動2.加速度:1.飛行時間:3.豎直分位移（偏移距離）:4.速度偏向角:3.豎直分速度：2024/8/316

++++++------

lv0dU-qmθvv0v⊥θyx類平拋運動偏轉(zhuǎn)角偏移量F3.豎直分位移（側(cè)移距離）:4.速度偏轉(zhuǎn)角:若粒子帶負電想一想2024/8/317規(guī)律總結(jié)1.初速度相同的帶電粒子，無論m、q是否相同，只要q/m相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)當偏轉(zhuǎn)電場的U、L、d一定：2.初動能相同的帶電粒子，只要q相同，無論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)2024/8/318兩種放置方式Y(jié)Y’XX’-+--+-偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式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)。2024/8/319帶電粒子經(jīng)同一加速場后又進入同一偏轉(zhuǎn)場，請寫出豎直分位移（側(cè)移距離）和速度偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系式？并仔細分析。2024/8/320【拓展1】帶電粒子經(jīng)同一加速場到同一偏轉(zhuǎn)場ABU1E+F--------+++++++++U2+vyθyvv0結(jié)論：不同帶電粒子由靜止經(jīng)同一電場加速，再垂直進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們飛出的側(cè)移量y和偏轉(zhuǎn)角θ都是相同的，也就是說運動軌跡是完全重合的，與m、q無關(guān)，但與電性有關(guān)。2024/8/321讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股？請說明理由。2024/8/322【拓展2】試證明：帶電粒子垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時就好象是從初速度所在直線的中點沿直線離開電場的?！就普摗繋щ娏Ｗ与x開偏轉(zhuǎn)電場時,其瞬時速度的反向延長線過水平位移的中點。且速度偏角正切值是位移偏角正切值的2倍.2024/8/323關(guān)鍵突破——粒子重力問題3.某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。1.帶電的基本粒子（微觀）：如電子、質(zhì)子、α粒子、正負離子等。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。（但不能忽略質(zhì)量）。2.帶電微粒（宏觀）：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。2024/8/324模型延伸2024/8/3252024/8/326示波管的原理加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極亮斑亮斑熒光屏

電子槍產(chǎn)生高速飛行的電子束

加速電壓

示波管的構(gòu)造示波管思考與討論1：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間也不加電壓，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論思考與討論2：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Y的電勢比

Yˊ高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論思考與討論3：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Yˊ的電勢比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論思考與討論4：如果在XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ

之間加按圖示的規(guī)律變化的電壓，在熒光屏?xí)吹降氖裁礃拥膱D形？XˊXYYˊUYtOYˊ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。思考與討論-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論5：如果在電極YYˊ之間不加電壓，而在

XXˊ之間加不變電壓，使

X的電勢比Xˊ

高，電子將打在熒光屏的什么位置？思考與討論-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論6：如果在電極

YYˊ之間不加電壓，而在XXˊ之間加不變電壓，使

Xˊ

的電勢比

X高，電子將打在熒光屏的什么位置？思考與討論UXt掃描電壓總結(jié)：若

XXˊ

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動一一掃描，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OXˊXYYˊ思考與討論思考與討論7：如果在YYˊ之間加如圖所示的交變電壓，同時在

XXˊ之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDEEFt