1.9带电粒子在匀强电场中的运动

课件23张PPT。仪器名称：示波器 型 号：COS5100 1.9 带电粒子在电场中的运动高中物理新人教版选修３-１系列课件【预习自测】 -- 答案1、2、（1）2:1（2）4:1学习目标 知识与能力： 1．了解带电粒子在电场中的运动———只受电场力，带电粒子做匀变速运动。 2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。 3．知道示波管的主要构造和工作原理。 4．培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。 教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题系统运行时，数以10亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞 一. 带电粒子的加速 【问题情境1】 1．如右图所示，在加上电压并处于真空的 金属板附近有一带正电粒子，带电粒子在电场 中受哪些力作用？重力可以忽略吗？ 2.如果上述粒子初速度为零,在电场力作用下向哪里运动？ 做什么运动？电场中的带电体一般可分为两类： 1、带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等，由于质量m很小，重力比电场力小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。m较大，除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 向负极板运动； 做初速度为零的匀加速直线运动基本思路：在匀强电场中 (1)牛顿第二定律与运动规律综合处理 (2)动能定理根据牛顿第二定律：a = F/m = eU/dm 和运动学公式：v2 =2ad得根据动能定理：eU = mv2/2 3.如两板间电势差为U，板间距为d，你能求得电子到达负极板时的速度v吗？有几种方法可求? (1) 由于电场力做功与场强是否匀强无关，只 与始末位置电势差有关，第二种方法仍适用！ (2)若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场， 离子的运动情况如何？思考与 讨论二、带电粒子的偏转-q 1.这种运动规律与力学中的那种运动相似？ 这种运动的研究方法是什么? 【问题情境2】只受垂直于初速度方向的电场力； 曲线运动二、带电粒子的偏转-q偏转角侧移 2．你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗? 试求它射出电场时在竖直方向偏移原来运动方向的距离y及偏转角度θ？结合以下几个问题，自主分析推导。 （1）粒子运动的加速度？ （2）带电粒子在电场中运动的时问t？ （3）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离？ （4）粒子在离开电场时竖直方向的分速度？ （5）粒子在离开电场时的偏转角度θ？U问题：如右图所示，两个相同极板Y和Y/的长度为l，两极板相距 为d，极板间的电压为U，射入时的速度为v0，把两板间的电场看 做匀强电场,求带电粒子射出电场时沿垂直于板面方向的距离y及 偏转角度θ？竖直方向的偏转距离：粒子离开电场时的偏转角度θ为：【例题】 一束电子流在经U＝5 000V 的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示．若两板间距d＝1.0 cm，板长l ＝5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？ 解析：设极板间电压为U′时，电子能飞出平行板间的偏转电场．加速过程，由动能定理得： ① 进入偏转电场，有 ② 电子在垂直于板面的方向加速度： ③偏转距离：, ④能飞出的条件为： ⑤ 联立①②③④⑤式，解得：故两个极板上最多能加400V的电压 试证明：粒子从偏转电场射出时，其速度v的反向延长线过水平位移的中点．证明：作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则：即粒子从偏转电场射出时，其速度v的反向延长线 过水平位移的中点粒子好象是从入射线中点直接射出来的三、示波管的原理（1）示波器：利用了带电粒子在电场中加速、偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线的电子仪器，其核心部分是示波管 （2）示波管的构造： ... ...