1、1.9 带电粒子在电场中的运动,新人教版选修3-1,J2459学生示波器,阴极射线管结构示意图,兖州实验高级中学 刘洪翠,正负电子对撞,真空中有一对平行金属板，板间距为d，两板间的电势差为U, 若质量为m，电量为-e的电子（不计重力）由静止开始从负极板向正极板运动，计算它到达正极板时的速度v。,一. 带电粒子的加速,1、受力分析:,水平向右的电场力 F,2、运动分析:,初速度为零的匀加速直线运动。,eU/md,加速度为 a =,eE = eU/d,讨论探究问题：,1.电子受哪些力？方向、大小？,2.电子在两极板间做什么运动 ？加速度a=？,3.求解电子到达正极板的速度v,m,-e,解:根据动能
2、定理得:,例1.炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和 金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？,(设电子刚离开金属丝时的速度为零。),一. 带电粒子的加速,也适用于 非匀强电场,(me=0.9110-30kg e=1.6010-19c),增大U,我是有极限的，不可能无限增大。,思考：怎样让电子获得更 大的速度呢？,v0,+q,U,m,3. 研究方法：运动的合成与分解,2.匀变速曲线运动,二. 带电粒子在电场中的偏转,在真空中水平放置一对平行金属板，板间距为d。在板间加以电压U，一粒子电荷量为+q，质量为m，以水平速度v0从板中央垂
3、直射入电场。(不计重力),讨论探究问题,1.带电粒子受到哪些力的作用？力的大小和方向如何？,2.带电粒子做什么样的运动？,3.你认为带电粒子的这种运动与重力场中的哪种运动类似？有哪些类似的之处？重力场中的的这种运动的研究方法是什么？,4.你能类比得出带电粒子在匀强电场中做这种运动的研究方法吗？,1. F=Eq=qU/d,沿垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：初速为0的匀加速直线运动,类平抛运动,垂直场强方向,沿场强方向,v0,d,+q,U,m,关键：利用水平方向与竖直方向运动时间相等。,思考：如果让粒子从B点飞出，应该怎么办？,二. 带电粒子在电场中的偏转,C点飞出，怎么办？,d,U2,m
4、,d,对加速过程由动能定理：,所以,对偏转过程由偏转角正切公式：,思考：怎样来控制带电粒子的运动轨迹？,结论：y与tan与电荷的m、q无关，常由U1和U2控制。,(1)在板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？,y随电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线,三. 加速和偏转,、构造,（1）电子枪：发射并加速电子,（2）偏转电极：YY使电子束竖直偏转；XX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。,四. 示波管的原理,扫描电压,亮斑在水平方向偏移距离随加的电压U而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压,如图
5、所示,亮斑在水平方向来回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线,四. 示波管的原理,如果YY所加信号电压是图1周期性的，并且XX所加扫描电压图2与信号电压的周期相同，在荧光屏上得到什么图案呢？,X,四. 示波管的原理,图1,图2,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,下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子,A,哪种粒子动能最大（ ）,C,练习,2：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相
6、同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。,答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。,练习,知 识 小 结,学到了什么？,五. 课堂小结,方 法 小 结,类比的科学方法,作业：一、课后练习和学案的巩固题 二、上网百度“粒子加速器”，了解粒子加速器的有关知识和新闻。 三、网上搜索示波器的应用。,六. 作业,美丽的钓鱼岛,谢谢大家,一. 带电粒子的加速,拓展： 若把左边金属板换成金属丝，即金属丝和金属板间的电场是非匀强电场，用哪种方法解决问题呢？,
