人教版高中物理選修（3-1）-1.9《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》課件

1、高中物理系列優(yōu)教課件1.9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)回顧與思考1、動(dòng)能定理 =kWE合2、平拋運(yùn)動(dòng)：水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng) 豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)3、 帶電粒子：即基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示外，一般都不考慮重力，但不能忽略質(zhì)量。 帶電質(zhì)點(diǎn)：如帶電液滴、油滴、塵埃顆粒、小球等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。2 學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)面等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化。3 了解示波管的工作原理，體會(huì)靜電場(chǎng)知識(shí)對(duì)科學(xué)技術(shù)的影響。帶電

2、粒子的加速1. 動(dòng)力學(xué)角度 帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)：2. 功能角度分析 粒子只受靜電力作用，靜電力做的功等于粒子動(dòng)能的變化量。222FEqUqaUqvmmdmmvad若初速度為 0 ，則：若初速度不為 0，則：2102qUmv2Uqvm2201122qUmvmv202Uqvvmv0qmvud帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1. 動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子以初速度v0垂直進(jìn)入平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到與初速度方向垂直的靜電力的作用做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。2. 運(yùn)動(dòng)的分析（1）在垂直于電場(chǎng)線方向上不受任何力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）在平行于電場(chǎng)線方向，受到靜電力做初速度為0 的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。偏轉(zhuǎn)角側(cè)移3. 深入

3、探究 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy 粒子受力情況：僅受電場(chǎng)力： 粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間： 粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度： 粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離： 粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度： 粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角滿足：0LtvUFqEqdFEqUqammmd合2220122UqLyatmdv0yUqLvatmdv200tanyvUqLvmdv由此可得到兩個(gè)結(jié)論： 初速度相同的帶電粒子，無(wú)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 都相同。 初動(dòng)能相同的帶電粒子，只要 q 相同，無(wú)論 m 是

4、否相同，則偏轉(zhuǎn)距離 y 和偏轉(zhuǎn)角度 都相同。4. 粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的推論（1）不同的帶電粒子由靜止經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)（U1）加速后，又進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)（U2），則它們的運(yùn)動(dòng)軌跡必然重合。不同的帶電粒子由靜止經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)（U1）加速后，由動(dòng)能定理得粒子加速后的速度為21012qUmv102U qvm進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后沿靜電力方向的分速度偏轉(zhuǎn)角的正切值粒子的偏轉(zhuǎn)距離偏轉(zhuǎn)角與偏轉(zhuǎn)距離都與m、q無(wú)關(guān)，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡必然重合20yU qLvatmdv222001tan2yvU qLU LvmdvU d222222011224U qLU LyatmdvU d（2）粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)，其速度v的反向延長(zhǎng)線過(guò)

5、水平位移的中點(diǎn)。粒子偏轉(zhuǎn)距離粒子射出速度的方向延長(zhǎng)線交中線于O點(diǎn)，O點(diǎn)到電場(chǎng)右邊緣為x，則222222011224U qLU LyatmdvU d2202202.tan22mdvU qLyLxmdvqU L思考1. 若考慮帶電粒子的重力且重力方向與靜電力方向相同，軌跡還是拋物線嗎？為什么？ 是，因?yàn)橹亓εc靜電力在同一個(gè)方向，F(xiàn)合=mg+Eq，F(xiàn)合恒定且與初速度垂直，粒子仍做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。2. 若帶電粒子的重力方向與靜電力方向相反，當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，軌跡可能是什么圖線？ 若mg=Eq，則粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，軌跡是直線；若mg Eq ，則軌跡為拋物線。示波管的原理1. 作用：觀察電信號(hào)隨時(shí)

6、間變化的情況2. 組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。 電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX產(chǎn)生高速飛行的電子束使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移3.原理如果在電極XX之間不加電壓，但在YY之間加不變的電壓，使Y的電勢(shì)比Y高(有時(shí)說(shuō)這種情況是”Y正、Y負(fù)”)，電子束運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受哪個(gè)方向的力?電子將打在熒光屏的什么位置？電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX如果在YY 之間不加電壓，而在XX 之間加不變的電壓，（X正、X 負(fù)），電子將打在熒光屏的什么位置？電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX 示波管實(shí)際工作時(shí)，豎直偏轉(zhuǎn)電極和水平偏轉(zhuǎn)電極都加上電壓，一般加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的電壓是要研究的信號(hào)，加在水平偏轉(zhuǎn)方向的是掃描電壓，若二者周期相同，在熒光屏上就會(huì)顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的波形圖。課堂小結(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)加速偏轉(zhuǎn)類(lèi)平拋初速度方向勻速直線運(yùn)動(dòng)靜電力方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)示波管構(gòu)造原理2201122qUmvmv鞏固訓(xùn)練例1下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大（ ），哪種粒子速度最大（ ） A、質(zhì)子 B、電子 C、氘核 D、氦核BD例2.