10.5.1帶電粒子在電場中的運動課件-高二上學期物理人教版

10.5.1帶電粒子在電場中的運動2025屆高二物理組制必修第三冊新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)

電子被加速器加速后轟擊重金屬靶時，會產(chǎn)生射線，可用于放射治療。

在原子物理、核物理等領(lǐng)域，帶電粒子被加速成高能粒子，轟擊原子、原子核，幫助人類認識物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。電子在加速器中是受到什么力作用而加速的呢?新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解問題提出ABUdE+Fv如圖，一個質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，只在靜電力的作用下由靜止開始從正極板A向負極板B運動。試計算粒子到達負極板時的速度？方法一：動力學觀點：

主要用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解解決方法方法二：能量觀點：

——利用動能定理總結(jié)：粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)。ABUdE+Fv新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解延伸思考思考：若兩極板間不是勻強電場，該用何種方法求解？若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:能量觀點——動能定理新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解提出新問題問題：如圖多級平行板連接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF怎么辦？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解多級直線加速器多級直線加速器示意圖U~＋－因交變電壓的變化周期相同，故粒子在每個加速電場中的運動時間相等。U0u0-u0tT2Tt新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【例題】如圖甲，某裝置由多個橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長度依照一定的規(guī)律依次增加。序號為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個極相連，序號為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個極相連。交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時，奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為正值，此時位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號為0）中央的一個電子，在圓板和圓筒1之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進圓筒1，為使電子運動到圓筒與圓筒之間各個間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設(shè)計必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質(zhì)量為m，電子電荷量為e，電壓的絕對值為u，周期為T，電子通過圓筒間隙的時間可以忽略不計。則金屬圓筒的長度和它的序號之間有什么定量關(guān)系？第

n個金屬圓筒的長度應(yīng)該是多少？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解方法與選擇方法：分析帶電粒子加速的問題，常有兩種思路∶一種是利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運動公式分析;另一種是利用靜電力做功結(jié)合動能定理分析。選擇：當解決的問題屬于勻強電場且涉及運動時間等描述運動過程的物理量時，適合運用前一種思路分析;當問題只涉及位移、速率等動能定理公式中的物理量或非勻強電場情景時，適合運用后一種思路分析。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解問題提出電荷能不能在電場中走出一條我們想要的曲線呢？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解帶點粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解問題提出如圖，一帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向以初速度v0

射入電場，若不計粒子的重力，帶電粒子將做什么運動？1.受力分析：僅受豎直向下的電場力做類平拋運動2.運動分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：初速度為零的勻加速直線運動新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解Ld+-------------

+++++++++++

Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角（偏向角）偏移距離（側(cè)移距離或側(cè)移量）如圖，粒子以初速度v0射入電場，求射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和速度偏轉(zhuǎn)的角度θ。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解Ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y1.飛行時間：2.加速度：3.豎直分速度：4.豎直分位移：5.速度偏轉(zhuǎn)角：新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解問題提出1.初速度相同的帶電粒子，無論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θ都相同。(即軌跡重合)當偏轉(zhuǎn)電場的U、L、d一定：Ld----------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y2.初動能相同的帶電粒子，只要q相同，無論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式Y(jié)Y’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置，電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若金屬平行板豎直放置，電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果電子在電場中既加速又偏轉(zhuǎn)會怎樣呢？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解加速與偏轉(zhuǎn)ABU1E+F----------+++++++++U2+vyθyvv0v0如圖，若粒子能從極板的右邊緣飛出偏轉(zhuǎn)電場，則末速度反向延長線交于水平位移的中點,粒子好像從極板間L/2處沿直線射出一樣。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解問題拓展dL/2yv0-qvv0v⊥++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1問題拓展：若粒子是從靜止經(jīng)過電場加速電壓U1加速后進入偏轉(zhuǎn)電場U2發(fā)生側(cè)移y；離開電場后，打在熒光屏上形成光斑，光斑距熒光屏中心的距離Y。請結(jié)合前面結(jié)論，推出y與Y的表達式。-θθ新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解模型構(gòu)建dL/2yv0-qvv0v⊥θθ++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1-粒子的重力去哪了？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解關(guān)鍵突破3.某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。1.帶電的基本粒子（微觀）：如電子、質(zhì)子、α粒子、正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但不能忽略質(zhì)量）。2.帶電微粒（宏觀）：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解模型延伸新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解生活中還有其他應(yīng)用嗎？新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。示波器的核心部件是示波管。

在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解思考與討論1：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間也不加電壓，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解思考與討論2：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Y的電勢比

Yˊ高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解思考與討論3：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Yˊ的電勢比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解思考與討論4：如果在XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ

之間加按圖示的規(guī)律變化的電壓，在熒光屏會看到的什么樣的圖形？XˊXYYˊUYtOYˊ隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論5：如果在電極YYˊ之間不加電壓，而在

XXˊ之間加不變電壓，使

X的電勢比Xˊ

高，電子將打在熒光屏的什么位置？新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論6：如果在電極

YYˊ之間不加電壓，而在XXˊ之間加不變電壓，使

Xˊ

的電勢比

X高，電子將打在熒光屏的什么位置？新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解UXt掃描電壓總結(jié)：若

XXˊ

所加的電壓為特定的周期性變化電壓，則亮斑在水平方向來回運動一一掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線。示波器圖象OXˊXYYˊ新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解思考與討論6：如果在YYˊ之間加如圖所示的交變電壓，同時在

XXˊ之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDEEFt2t1t2t1新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解

如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象。示波器圖象tOUYUXOtXˊXYYˊ新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解【練習1】（多選）（2022·福建寧德·高二期末）一電子（電荷量大小為e，質(zhì)量為m）由靜止釋放，經(jīng)U1的加速電壓加速后，沿平行于板面方向進入勻強電場。如圖所示，兩板相距為d，板長為l，極板間的電壓為U2。電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)角為θ，偏移的距離為y。則下列選項正確的是（）A．偏轉(zhuǎn)電場中電場線豎直向上 B．加速電場中左極板電勢較低C．

D．【正確答案】BC新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習知識講解【練習2】如圖，一帶正電荷的粒子以豎直向上的速度v從P點進入水平向右的勻強電場中，已知粒子所受重力與其所受的電場力大小相等。與在P點相比，粒子運動到最高點時（

）A．電勢能增加，動能不變 B．電勢能減小，動能不變C．重力勢能增加，動能減小