带电粒子在匀强电场中的运动新课件.ppt

1、1、处理力学问题的两个基本观点处理力学问题的两个基本观点？2、动能定理的表达式动能定理的表达式？3 3、处理平抛运动问题最基本的方法？、处理平抛运动问题最基本的方法？复习提问：动力学的观点动力学的观点（牛顿第二定律与运动学公式牛顿第二定律与运动学公式）能的观点能的观点（功能关系（功能关系）W W合外力合外力=E Ek k=E=Ek2k2 E Ek1k1分解，可分解为水平方向的匀速直线分解，可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直向上的匀加速运动。运动和竖直向上的匀加速运动。电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1 1、带电的微观粒子：、带电的微观粒子：如电子，质子，如电子

2、，质子，粒子，正粒子，正负离子等。这些粒子所受重力远小于电场力，一般都负离子等。这些粒子所受重力远小于电场力，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）不考虑重力。（但并不能忽略质量）2 2、带电实物微粒、带电实物微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。：如带电小球、液滴、尘埃等。一般都考虑重力，除有说明或暗示外一般都考虑重力，除有说明或暗示外,。总结：宏观实物粒子远大于微观粒子，总结：宏观实物粒子远大于微观粒子，再小的尘埃也比大分子大再小的尘埃也比大分子大 带电粒子在电场中受到静电力的作用，因此要产带电粒子在电场中受到静电力的作用，因此要产生加速度，速度的大小和方向都可能发生变化。在现生加速度，速度的大

3、小和方向都可能发生变化。在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。利用电场使带电粒子加速、利用变带电粒子的运动。利用电场使带电粒子加速、利用电场使带电粒子偏转，就是两种最基本的情况。电场使带电粒子偏转，就是两种最基本的情况。具体应用有哪些呢具体应用有哪些呢?本节课我们来研究这个问本节课我们来研究这个问题以匀强电场为例。题以匀强电场为例。一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 在真空中有一对平行金属板，在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两由于接到电池组上而带电，两板间的电势差为板间的电势差为U。若一个质量。若一

4、个质量为为 m、带正电荷、带正电荷 q 的粒子，在的粒子，在静电力的作用下由静止开始从静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。到达负极板时的速度。U解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解adv22mqUv2mdqUmFa解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解221mvqU mqUv2思考与讨论思考与讨论1 1、上述问题中，两块金属板是平行的，两板、上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不再均匀，上面的结果是否状，中间的电场不再均匀，上

5、面的结果是否依然使用？为什么？依然使用？为什么？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！2 2、若粒子的初速度不为零，上述方法是否可行、若粒子的初速度不为零，上述方法是否可行？可行，只不过公式应为可行，只不过公式应为qUmvmv2202121思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论3 3、如果加反向电压，、如果加反向电压，正电荷有初速度呢？正电荷有初速度呢？v作减速，课本39问题与练习页2题 Y UL L+-dv v0 0Y二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转 如图，两个极板Y与Y的长度为l，相距d，极板间的电压U，一个电子沿平行于板面的方向射入电场，初速v0。把

6、两极板间的电场看做匀强电场，电子质量m，电量e。（1 1）带电粒子在电场中运动的时问）带电粒子在电场中运动的时问t t。（2 2）粒子运动的加速度）粒子运动的加速度a a。（3 3）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y y。（4 4）粒子在离开电场时竖直方向的分速度）粒子在离开电场时竖直方向的分速度v vy y。（5 5）粒子在离开电场时的速度大小）粒子在离开电场时的速度大小v v合合。（6 6）粒子在离开电场时的偏转角度）粒子在离开电场时的偏转角度。Y UL L+-dv v0 0Y2 2、受力分析：、受力分析：电子受到竖直上的电场力电子受到竖直上的电场

7、力F FEe=eU/dEe=eU/d，不受重力，不受重力1、电场分析、电场分析方向向下、大小方向向下、大小E=U/dE=U/d3 3、运动分析、运动分析:电子斜向上作电子斜向上作类平抛类平抛运动运动。分析与讨论分析与讨论VF分解，可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直分解，可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直向上的匀加速运动。向上的匀加速运动。Y UL L+-dv v0 0Y二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转 如图，两个极板Y与Y的长度为l，相距d，极板间的电压U，一个电子沿平行于板面的方向射入电场，初速v0。把两极板间的电场看做匀强电场，电子质量m，电量e。（1 1）带电粒子在电场中运动的时

8、问）带电粒子在电场中运动的时问t t。（2 2）粒子运动的加速度）粒子运动的加速度a a。（3 3）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y y。（4 4）粒子在离开电场时竖直方向的分速度）粒子在离开电场时竖直方向的分速度v vy y。（5 5）粒子在离开电场时的速度大小）粒子在离开电场时的速度大小v v合合。（6 6）粒子在离开电场时的偏转角度）粒子在离开电场时的偏转角度。解解:电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,在竖直方向在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动做初速度为零的匀加速直线运动.加速度加速度mdeUmFa所以偏移距离所以偏移距离所以偏移角度所

9、以偏移角度dmveUlaty202221212000tanmdveUlvatvvy水平方向做匀速直线运动水平方向做匀速直线运动00vlttvl可求得由Y UL L+-dv v0 0YVF 粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动初速为零的匀加速运动 带电粒子初速度垂直于电场方向飞带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个入匀强电场的问题就是一个类平抛类平抛的问题的问题 粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀匀速直线运动速直线运动 小结小结 知识梳理知识梳理三个分析三个分析：电场分析、受力分析、运动分析两个基本观点两个基本观点：动力学观

10、点、能量的观点一个基本方法一个基本方法：分解和合成实验录像：用阴极射线管演示带电粒子在电场中的偏转实验录像：用阴极射线管演示带电粒子在电场中的偏转、构造、构造电子枪电子枪偏转电极偏转电极-+荧光屏荧光屏YYXXYYXX（1）电子枪：发射并加速电子）电子枪：发射并加速电子（2）偏转电极：）偏转电极：YY使电子束竖直偏转；使电子束竖直偏转；XX使电子束水平偏转使电子束水平偏转（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。三、示波管的原理三、示波管的原理2、原理、原理（）（）的作用：被电子枪加速后在的作用：被电子枪加速后在的电场中做匀变的

11、电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：斑，可推得在竖直方向偏移：UlLdmvqlyyy)2(2021如果在XX 之间不加电压,而在YY之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？YYX y随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条特性，只能看到一条竖直的亮线竖直的亮线X示波器图象示波器图象UXt扫描电压扫描电压（）（）的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随

12、加在上上的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为平方向来回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条一条水平的亮线水平的亮线示波器图象示波器图象YYXX如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时，同时在在XXXX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光屏上，在荧光屏上会看到什么图形？会看到什么图形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电如果信号电压

13、是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象一个周期内随时间变化的稳定图象XYYXUXt示波器图象示波器图象课堂小结：课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、二、利用电场使带电粒子偏转利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动类似平抛运动的分析方法的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动