帶電粒子在電場中的運動學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1帶電粒子在電場帶電粒子在電場(din chng)中的運動中的運動第一頁，共44頁。教學(xué)教學(xué)(jio xu)目目標(biāo)標(biāo) 知識與能力：知識與能力：1了解帶電粒子在電場中的運動了解帶電粒子在電場中的運動只受電只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。場力，帶電粒子做勻變速運動。2重點掌握重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動運動(類平拋運動類平拋運動)。3知道示波管的主要構(gòu)造知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。和工作原理。4滲透物理學(xué)方法的教育：運滲透物理學(xué)方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，

2、不計粒子重力。，不計粒子重力。5培養(yǎng)綜合分析問題的能力，體會培養(yǎng)綜合分析問題的能力，體會(thu)物理物理知識的實際應(yīng)用。知識的實際應(yīng)用。教學(xué)重點教學(xué)重點: 帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律律 教學(xué)難點教學(xué)難點: 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。用。第1頁/共43頁第二頁，共44頁。、動力學(xué)方法、動力學(xué)方法(fngf)： 一、帶電粒子在電場一、帶電粒子在電場(din chng)中中的加速的加速ABUdE+Fv由牛頓由牛頓(ni dn)第二定律：第二定律：mFa mqEmdqU由運動學(xué)公式：由運動學(xué)公式：adv202adv2mqU2m

3、qUv2初速度初速度不為零不為零呢？呢？只適用于只適用于勻強電場勻強電場第2頁/共43頁第三頁，共44頁。2、動能定理、動能定理(dn nn dn l)： ABUdE+v由動能定理由動能定理(dn nn dn l)：0212mvWqUW 又221mvqU mqUv2也適用也適用(shyng)于于非勻強電場非勻強電場一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速第3頁/共43頁第四頁，共44頁。例與練例與練mqUv2qUmvEk221與電量與電量(dinling)成成正比正比與與比荷平方比荷平方根根成正比成正比第4頁/共43頁第五頁，共44頁。例與練例與練MNUd+mqUv2v與電壓與電壓

4、(diny)平方平方根成正比根成正比第5頁/共43頁第六頁，共44頁。例與練例與練MNUd-v0qUmv2021dU 第6頁/共43頁第七頁，共44頁。例與練例與練A-v0BABABqUW2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq為為負(fù)負(fù)第7頁/共43頁第八頁，共44頁。例與練例與練mgmgqE對全過程由動能定理對全過程由動能定理(dn nn dn l)：0)(qUdhmgqdhmgU/ )( qddhmgdUE)( 第8頁/共43頁第九頁，共44頁。二、帶電粒子在勻強電場二、帶電粒子在勻強電場(din chng)中中的偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn) ld+-

5、- - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、m第9頁/共43頁第十頁，共44頁。二、帶電粒子在勻強電場二、帶電粒子在勻強電場(din chng)中中的偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)角角側(cè)移側(cè)移第10頁/共43頁第十一頁，共44頁。二、帶電粒子在勻強電場二、帶電粒子在勻強電場(din chng)中中的偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)mFa mqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022類平拋運動類平拋運動(yndng)與粒子與粒子(

6、lz)比荷比荷q/m成正比成正比與粒子初速度與粒子初速度v0平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)第11頁/共43頁第十二頁，共44頁。二、帶電粒子在勻強電場二、帶電粒子在勻強電場(din chng)中的中的偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0與粒子與粒子(lz)比荷比荷q/m成正比成正比與粒子與粒子(lz)初速度初速度v0平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)0tanvvydmvqUl20類平拋運動類平拋運動第12頁/共43頁第十三頁，共44頁。例與練例與練dmvqUl20tan偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)角角正切與比荷

7、成正正切與比荷成正比比偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)角角正切與初動能成正切與初動能成反比反比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與電電壓成正比壓成正比第13頁/共43頁第十四頁，共44頁。例與練例與練tandmvqUl20dmvqUly2022與電量與電量(dinling)成正成正比比與電量與電量(dinling)成正成正比比第14頁/共43頁第十五頁，共44頁。例與練例與練第15頁/共43頁第十六頁，共44頁。析與解析與解dmvqUly2022bcyy 而bcvv000vlt 又bayy ball 而bavv00qEyWEkkckbkaEEEbctt 221aty 又batt 第16頁/共43頁第十七頁，共4

8、4頁。9、如圖，電子在電勢差為、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足(mnz)電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是變大的是 （ ）A、U1變大、變大、U2變大變大 B、U1變小、變小、U2變大變大C、U1變大、變大、U2變小變小 D、U1變小、變小、U

9、2變小變小例與練例與練第17頁/共43頁第十八頁，共44頁。20121mvqU 1202qUmvdmvleU202tan析與解析與解對加速對加速(ji s)(ji s)過程由動過程由動能定理：能定理：對偏轉(zhuǎn)對偏轉(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)過程由偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)角正切公式：角正切公式：dUlU122與粒子的電量與粒子的電量(dinling)q、質(zhì)、質(zhì)量量m無關(guān)無關(guān)dUlUy1224第18頁/共43頁第十九頁，共44頁。例與練例與練ydUlU1224與粒子與粒子(lz)的電的電量量q、質(zhì)量、質(zhì)量m無無關(guān)關(guān)第19頁/共43頁第二十頁，共44頁。例與練例與練

10、dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lx第20頁/共43頁第二十一頁，共44頁。12、如圖所示，有一電子、如圖所示，有一電子(電量為電量為e、質(zhì)量為、質(zhì)量為m)經(jīng)電經(jīng)電壓壓U0加速后，沿平行金屬板加速后，沿平行金屬板A、B中心線進(jìn)入兩板中心線進(jìn)入兩板，A、B板間距為板間距為d、長度為、長度為L， A、B板間電壓為板間電壓為U，屏，屏CD足夠大，距離足夠大，距離A、B板右邊緣板右邊緣2L，AB板的中板的中心線過屏心線過屏CD的中心且與屏的中心且與屏CD垂直垂直(chuzh)。試求。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。電子束打在屏上的

11、位置到屏中心間的距離。 例與練例與練第21頁/共43頁第二十二頁，共44頁。析與解析與解電子電子(dinz)(dinz)離開電場，就好象從中點沿直線離開的：離開電場，就好象從中點沿直線離開的：tan)22(llydUUl0245 y對加速過程對加速過程(guchng)(guchng)由由動能定理：動能定理：20021mveU 0202eUmvdUUl02tan第22頁/共43頁第二十三頁，共44頁。13、質(zhì)量為、質(zhì)量為110-25kg、電量為、電量為110-16C的的帶電粒子以帶電粒子以2106m/s速度從水平放置的平行速度從水平放置的平行金屬板金屬板A、B中央沿水平方向中央沿水平方向(fng

12、xing)飛入飛入板間，如圖所示。已知板長板間，如圖所示。已知板長L10cm，間距，間距d2cm，當(dāng)，當(dāng)AB間電壓在間電壓在 范圍內(nèi)時，范圍內(nèi)時，此帶電粒子能從板間飛出。此帶電粒子能從板間飛出。例與練例與練v0+ + + + + - - - - - 第23頁/共43頁第二十四頁，共44頁。v0+ + + + + - - - - - 2d2/ ltanlddmvqUl202220qldmvU V160析與解析與解對偏轉(zhuǎn)過程對偏轉(zhuǎn)過程(guchng)(guchng)由偏轉(zhuǎn)由偏轉(zhuǎn)角正切公式：角正切公式：2/2/ld或?qū)ζD(zhuǎn)或?qū)ζD(zhuǎn)(pinzhun)(pinzhun)過程由側(cè)移公過程由側(cè)移公式：式：y

13、dmvqUl20222d2220qldmvU V160第24頁/共43頁第二十五頁，共44頁。14、初速度為、初速度為2107m/s的電子沿平行金屬板間的的電子沿平行金屬板間的中心線射入板中，板長為中心線射入板中，板長為30cm，相距為，相距為4cm，在兩，在兩板間加上如圖所示的正弦板間加上如圖所示的正弦(zhngxin)交變電壓。已交變電壓。已知電子的質(zhì)量為知電子的質(zhì)量為910-31Kg，電量為，電量為10-19C，不，不計電子重力，求：要使所有的電子都能離開電場，計電子重力，求：要使所有的電子都能離開電場，圖中電壓的最大值圖中電壓的最大值U0需滿足什么條件？需滿足什么條件？例與練例與練第2

14、5頁/共43頁第二十六頁，共44頁?？烧J(rèn)為可認(rèn)為(rnwi)在在t時間內(nèi)電場不變時間內(nèi)電場不變設(shè)電子設(shè)電子(dinz)在兩板間的運動時間為在兩板間的運動時間為tsvlt80105 . 1st02. 0設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)(pinzhun)電壓為電壓為U0時進(jìn)入板間時進(jìn)入板間222020ddmvleUy22200eldmvU V40析與解析與解第26頁/共43頁第二十七頁，共44頁。 帶電粒子在交變電場帶電粒子在交變電場(jio bin din chn)中的運動中的運動 在兩個相互平行在兩個相互平行(pngxng)的金屬板間加交變電壓時，在兩板間便可獲得交變電場。此類電場從空間看是勻強電場，

15、即同一時刻，電場中各個位置處電場強度的大小、方向都相同；從時間上看是變化的，即電場強度的大小、方向都可隨時間變化。的金屬板間加交變電壓時，在兩板間便可獲得交變電場。此類電場從空間看是勻強電場，即同一時刻，電場中各個位置處電場強度的大小、方向都相同；從時間上看是變化的，即電場強度的大小、方向都可隨時間變化。 研究帶電粒子在這種交變電場中的運動，研究帶電粒子在這種交變電場中的運動， 關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點(tdin)，正確地判斷粒子的運動情況。，正確地判斷粒子的運動情況。 當(dāng)帶電粒子通過電場的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場變化的周期時，可認(rèn)為電場強度的大小、方向都不變。當(dāng)帶電粒子通過電

16、場的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場變化的周期時，可認(rèn)為電場強度的大小、方向都不變。小小 結(jié)結(jié)第27頁/共43頁第二十八頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)高速飛行的電高速飛行的電子束子束待顯示的待顯示的電壓電壓(diny)信信號號鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x方方向向偏移偏移第28頁/共43頁第二十九頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓之間不加電壓(diny)，而在，而在YY之間加不變電壓之間加不變電壓(diny)，使，使Y的電勢比的電勢比Y高，電

17、子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y方方向向上向向上(xingshng)偏移偏移第29頁/共43頁第三十頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YY之之間加不變電壓，使間加不變電壓，使Y的電勢比的電勢比Y高，電子將打在高，電子將打在熒光屏的什么熒光屏的什么(shn me)位置？位置？電子電子(dinz)沿沿Y方向向方向向下偏移下偏移第30頁/共43頁第三十一頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)1、如果在電極、如果在電極(dinj)XX之間不加電壓，但之間

18、不加電壓，但在在YY之間加不變電壓，使之間加不變電壓，使Y的電勢比的電勢比Y高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之之間加不變電壓，使間加不變電壓，使X的電勢的電勢(dinsh)比比X高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方向方向向里向里偏移偏移第31頁/共43頁第三十二頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)1、如果在電極、如果在電極(dinj)XX之間不加電壓，但之間不加電壓，但在在YY之間加不變電壓，使之間加不變電壓，使Y的電勢比的電勢比

19、Y高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之間加不之間加不變電壓，使變電壓，使X的電勢的電勢(dinsh)比比X高，電子將打在高，電子將打在熒光屏的什么位置？熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方向方向向外向外偏移偏移第32頁/共43頁第三十三頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間之間加如圖所示的交變加如圖所示的交變(jio bin)電壓，在熒光屏上電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？會看到什么圖形？0tt1電子沿電子

20、沿Y方向方向(fngxing)向上偏移向上偏移第33頁/共43頁第三十四頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓之間不加電壓(diny)，但在，但在YY之間加如圖所示的交變電壓之間加如圖所示的交變電壓(diny)，在熒光屏上，在熒光屏上會看到什么圖形？會看到什么圖形？t1tt2電子沿電子沿Y方向方向(fngxing)向下偏移向下偏移第34頁/共43頁第三十五頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時之間加如圖所示的交變電壓，同時在在XX之間加不變電壓，使之間加不變電壓

21、，使X的電勢比的電勢比X高，在熒高，在熒光屏上會看到什么光屏上會看到什么(shn me)圖形？圖形？0tt1電子電子(dinz)沿沿Y方向方向向上偏，沿向上偏，沿X方方向向里偏向向里偏第35頁/共43頁第三十六頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時在之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX之間加不變電壓，使之間加不變電壓，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏高，在熒光屏上會看到什么上會看到什么(shn me)圖形？圖形？t1tt2電子沿電子沿Y方向方向(fngxing)向下偏，沿向下偏，沿X方方向向(fngxing)向向里偏里偏

22、第36頁/共43頁第三十七頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)3、如果、如果(rgu)在在YY之間加如圖所示的交變電壓之間加如圖所示的交變電壓，同時在，同時在XX之間加不變電壓，使之間加不變電壓，使X的電勢比的電勢比X高高，在熒光屏上會看到什么圖形？，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿電子沿Y方向方向(fngxing)向上向上向下偏，沿向下偏，沿X方向方向(fngxing)向外向外偏偏第37頁/共43頁第三十八頁，共44頁。三、示波管的原理三、示波管的原理(yunl)4、如果在、如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同之間加如圖所示的交變電壓，同時在時在XX之間加鋸齒形掃描之

23、間加鋸齒形掃描(somio)電壓，在電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCD EFABCDE FABOCt1DEFt2第38頁/共43頁第三十九頁，共44頁。15、如圖所示的示波管，如果、如圖所示的示波管，如果(rgu)在在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時在之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？高，在熒光屏上會看到什么圖形？例與練例與練UxtOt1t2第39頁/共43頁第四十頁，共44頁。15、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時之間加如圖所示的交變電壓，同時(tngsh)在在XX之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？高，在熒光屏上會看到什么圖形？例與練例與練UxtOt1t2XYO0tt1t1tt2第40頁/共43頁第四十一頁，共44頁。1