物理：16_示波器的奧秘_課件(粵教版選修3-1)

1、第六節(jié)第六節(jié)示波器的奧秘示波器的奧秘課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.掌握帶電粒子在電場中加速和偏掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉所遵循的規(guī)律轉所遵循的規(guī)律2知道示波管的主要構造和工作原理知道示波管的主要構造和工作原理重點難點：應用動力學的觀點和功能關系來分重點難點：應用動力學的觀點和功能關系來分析帶電粒子在電場中加速和偏轉問題析帶電粒子在電場中加速和偏轉問題一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速如圖如圖161，質量為，質量為m，帶正電，帶正電q的粒子，在的粒子，在電場力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動電場力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動的過程中的過程中圖圖161qU動能定理動能定

2、理思考感悟思考感悟1上述兩平行金屬板間為勻強電場，帶電粒上述兩平行金屬板間為勻強電場，帶電粒子在板間運動時的加速度為多少？子在板間運動時的加速度為多少？勻加速勻加速勻速勻速lv0t思考感悟思考感悟2帶電粒子在電場中的運動是直線還是曲線帶電粒子在電場中的運動是直線還是曲線與哪些因素有關呢？與哪些因素有關呢？提示：提示：在勻強電場中，只受電場力作用時，若在勻強電場中，只受電場力作用時，若v00為直線運動；若為直線運動；若v00，但，但v0與電場力在與電場力在一條直線上，做直線運動；有夾角則做曲線運一條直線上，做直線運動；有夾角則做曲線運動；若垂直則做類平拋運動非勻強電場中較動；若垂直則做類平拋運動

3、非勻強電場中較為復雜，例如在點電荷的電場中可做勻速圓周為復雜，例如在點電荷的電場中可做勻速圓周運動運動三、示波器探秘三、示波器探秘1如圖如圖162所示為示波管的結構圖所示為示波管的結構圖 圖圖1621燈絲燈絲2.陰極陰極3.控制極控制極4.第一陽極第一陽極5.第二陽極第二陽極6.第三陽極第三陽極7._ 偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)8._ 偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)9.熒光屏熒光屏2原理：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā)原理：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā)射電子電子經(jīng)陽極和陰極間的射電子電子經(jīng)陽極和陰極間的_加加速聚集形成一個很細的電子束射出，電子打在速聚集形成一個很細的電子束射出，電子打在管底和熒光屏上，形成一個小亮

4、班亮斑在熒管底和熒光屏上，形成一個小亮班亮斑在熒光屏上的位置可以通過調節(jié)豎直偏轉極與水平光屏上的位置可以通過調節(jié)豎直偏轉極與水平偏轉極上的偏轉極上的_大小來控制如果加在大小來控制如果加在豎直極板上的豎直極板上的_是隨時間正弦變化的信是隨時間正弦變化的信號 ， 并 在 水 平 偏 轉 板 上 加 上 適 當 的號 ， 并 在 水 平 偏 轉 板 上 加 上 適 當 的_，熒光屏上就會顯示出一條正弦，熒光屏上就會顯示出一條正弦曲線曲線豎直豎直水平水平電場電場電壓電壓電壓電壓偏轉電壓偏轉電壓一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速1帶電粒子的分類帶電粒子的分類(1)基本粒子基本粒子如電子、質子、如電子、

5、質子、粒子、離子等除有說明或有明粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略但并不忽略質量質量)(2)帶電微粒帶電微粒如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力確的暗示以外，一般都不能忽略重力2帶電粒子的加速帶電粒子的加速當帶電粒子以平行電場的方向進入電場后，所當帶電粒子以平行電場的方向進入電場后，所受電場力與其運動方向共線，在不計其他受力受電場力與其運動方向共線，在不計其他受力的情況下，帶電粒子做勻加的情況下，帶電粒子做勻加(減減)速直線運動，電速直線運動，電場力與

6、速度方向相同時，帶電粒子做勻加速直場力與速度方向相同時，帶電粒子做勻加速直線運動，示波器、電視顯像管中的電子槍，回線運動，示波器、電視顯像管中的電子槍，回旋加速器都是利用電場對帶電粒子加速的旋加速器都是利用電場對帶電粒子加速的3處理方法處理方法可以從動力學和功能關系兩個角度進行分析，可以從動力學和功能關系兩個角度進行分析，其比較如下：其比較如下：兩個角度兩個角度內容內容動力學角度動力學角度功能關系角度功能關系角度涉及知識涉及知識應用牛頓第應用牛頓第二定律結合二定律結合勻變速直線勻變速直線運動公式運動公式功的公式及動能定功的公式及動能定理理選擇條件選擇條件勻強電場，勻強電場，電場力是恒電場力是恒

7、力力可以是勻強電場，可以是勻強電場，也可以是非勻強電也可以是非勻強電場，電場力可以是場，電場力可以是恒力，也可以是變恒力，也可以是變力力特別提醒：特別提醒：(1)對帶電粒子進行受力分析、運動對帶電粒子進行受力分析、運動特點分析、力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的特點分析、力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的關鍵關鍵(2)選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關系角度考慮，選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關系角度考慮，應用功能關系列式簡單、方便，不易出錯應用功能關系列式簡單、方便，不易出錯即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1(雙選雙選)如圖如圖163所示，電量和質量都相所示，電量和質量都相同的帶正電粒

8、子以不同的初速度通過同的帶正電粒子以不同的初速度通過A、B兩兩板間的加速電場后飛出，不計重力的作用，則板間的加速電場后飛出，不計重力的作用，則()圖圖163A它們通過加速電場所需的時間相等它們通過加速電場所需的時間相等B它們通過加速電場過程中動能的增量相等它們通過加速電場過程中動能的增量相等C它們通過加速電場過程中速度的增量相等它們通過加速電場過程中速度的增量相等D它們通過加速電場過程中電勢能的減少量它們通過加速電場過程中電勢能的減少量相等相等解析：解析：選選BD.由于電量和質量都相等，因此產(chǎn)由于電量和質量都相等，因此產(chǎn)生的加速度相等，初速度越大的帶電粒子經(jīng)過生的加速度相等，初速度越大的帶電粒

9、子經(jīng)過電場所用時間越短，加速時間越短，則速度的電場所用時間越短，加速時間越短，則速度的變化量越??；由于電場力做功變化量越小；由于電場力做功WqU與初速與初速度及時間無關，因此電場力對各帶電粒子做功度及時間無關，因此電場力對各帶電粒子做功相等，則它們通過加速電場過程中電勢能的減相等，則它們通過加速電場過程中電勢能的減少量相等，動能增加量也相等少量相等，動能增加量也相等二、帶電粒子的偏轉二、帶電粒子的偏轉如圖如圖164所示，帶電粒子以初速度所示，帶電粒子以初速度v0垂直垂直電場線進入勻強電場，電場線進入勻強電場，圖圖164特別提醒：特別提醒：(1)該類運動與之前所學的平拋運動該類運動與之前所學的平

10、拋運動處理方法相似，兩種運動重要的區(qū)別是加速度處理方法相似，兩種運動重要的區(qū)別是加速度的不同的不同(2)對帶電粒子在電場中的偏轉問題也可以選擇對帶電粒子在電場中的偏轉問題也可以選擇動能定理求解，但只能求出速度大小，不能求動能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及到方向問題，必須采用把運出速度方向，涉及到方向問題，必須采用把運動分解的方法動分解的方法即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2(單選單選)一束帶電粒子以相同的速率從同一位一束帶電粒子以相同的速率從同一位置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒子的運動軌跡都是一樣的

11、這說明所有粒子子的運動軌跡都是一樣的這說明所有粒子()A都具有相同的質量都具有相同的質量B都具有相同的電荷量都具有相同的電荷量C電荷量與質量之比都相同電荷量與質量之比都相同D都是同位素都是同位素課堂互動講練課堂互動講練帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速圖圖165【答案】【答案】D【方法總結】【方法總結】用能量觀點分析問題是解決問用能量觀點分析問題是解決問題主要方法之一，要把功能關系和物體運動分題主要方法之一，要把功能關系和物體運動分析和受力分析結合起來，能夠達到事半功倍的析和受力分析結合起來，能夠達到事半功倍的效果效果 一束電子流在經(jīng)一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電場加的加速電場

12、加速后，在距兩極板等距處垂直進入平行板間的速后，在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖勻強電場，如圖166所示，若兩板間距所示，若兩板間距d1.0 cm，板長，板長l5.0 cm，那么，要使電子能從，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？帶電粒子在電場中的偏轉帶電粒子在電場中的偏轉圖圖166【答案】【答案】400 V 變式訓練變式訓練如圖如圖167所示，真空中一束電子流，以一所示，真空中一束電子流，以一定速度定速度v0沿著與場強垂直方向自沿著與場強垂直方向自O點正下方進點正下方進入勻強電場，入勻強電場，OAABBC，過，

13、過A、B、C三三點作豎直線與電子軌跡交于點作豎直線與電子軌跡交于M、N、P三點，三點，則電子在則電子在OM、MN、NP三段中動能增加量三段中動能增加量Ek1Ek2Ek3_.圖圖167解析：解析：根據(jù)動能定理，根據(jù)動能定理，Ek等于每段中電場力做等于每段中電場力做的功因電場力相同，所以的功因電場力相同，所以Eks(位移位移)又又OA、AB、BC相等，即相等，即tOMtMNtNP所以所以sOMsMNsNP135(電場力方向上的電場力方向上的位移位移)所以所以Ek1Ek2Ek3135.答案：答案：135 (2011年湛江高二測試年湛江高二測試)噴墨打印機的結構噴墨打印機的結構簡圖如圖簡圖如圖168所

14、示，其中墨盒可以發(fā)出墨汁所示，其中墨盒可以發(fā)出墨汁微滴，其半徑為微滴，其半徑為1105m，此微滴經(jīng)過帶電室，此微滴經(jīng)過帶電室時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫高低位置輸入信號加以控制，帶電后的微粒以一高低位置輸入信號加以控制，帶電后的微粒以一定的水平初速度進入偏轉電場，帶電微滴經(jīng)過偏定的水平初速度進入偏轉電場，帶電微滴經(jīng)過偏轉電場發(fā)生偏轉后，打到紙上，顯示出字體，無轉電場發(fā)生偏轉后，打到紙上，顯示出字體，無信號輸入時，墨汁微滴不帶電，信號輸入時，墨汁微滴不帶電，帶電粒子在電場中的運動與實際帶電粒子在電場中的運動與實際應用應用徑直通過偏轉電場而注

15、入回流槽流回墨盒設徑直通過偏轉電場而注入回流槽流回墨盒設偏轉極板長為偏轉極板長為l1.6 cm，兩板間的距離為，兩板間的距離為d0.50 cm，偏轉板的右端距紙，偏轉板的右端距紙L3.2 cm，若，若一個墨汁微滴的質量為一個墨汁微滴的質量為1.61010kg，以，以20 m/s的初速度垂直于電場方向進入偏轉電場，的初速度垂直于電場方向進入偏轉電場，兩偏轉板間的電壓是兩偏轉板間的電壓是8.0103 V，若墨汁微滴，若墨汁微滴打到紙上的點距原射入方向的距離是打到紙上的點距原射入方向的距離是2.0 mm，求這個墨汁微滴過帶電室所帶的電荷量求這個墨汁微滴過帶電室所帶的電荷量(不計不計空氣阻力和重力，可

16、以認為偏轉電場只局限在空氣阻力和重力，可以認為偏轉電場只局限在平行板電容器內部，忽略邊緣電場的不均勻平行板電容器內部，忽略邊緣電場的不均勻性性)為了使紙上的字體放大為了使紙上的字體放大10%，請你分析，請你分析一個可行的方法一個可行的方法。圖圖168【精講精析】【精講精析】從偏轉極板間射出后，微滴做勻從偏轉極板間射出后，微滴做勻速直線運動，其反向延長線交于極板中點，可速直線運動，其反向延長線交于極板中點，可求解微滴打到紙上點距原入射方向距離的表達求解微滴打到紙上點距原入射方向距離的表達式，即可分析得出可行的辦法式，即可分析得出可行的辦法設帶電微滴的電荷量為設帶電微滴的電荷量為q，進入電場后微滴的豎，進入電場后微滴的豎直側移