带电粒子在电场中的运动》(PPT课件可编辑)--2.ppt

导入新课,使带电粒子加速的装置,第一章 静电场,1.9 带电粒子在电场中的运动,关于重力是否考虑的问题,1 、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况,2 、题目未明确的情况下:,a)基本粒子(如电子、质子、离子等)重力一般忽略.,b)带电颗粒(如液滴、尘埃、小球等)重力一般不能忽略.,讨论:,1带电粒子在电场中的运动情况 （平衡、加速和减速）,若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。,分析：带电粒子处于静止状态，F0，Eq=mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。,1带电粒子在电场中的运动情况 （平衡、加速和减速）,若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。,若F0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动),打入正电荷(如图),将做匀加速直线运动。 设电荷所带的电量为q,板间场强为E,电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则：电场力所做的功为W=EqL=Uq 粒子到达另一极板的动能为Ek=mv2/2 由动能定理有Uq=mv2/2 (或 EqL=mv2/2对恒力), 若初速为v0，则上列各式又应怎么样？,若打入的是负电荷(初速为v0),将做匀减速直线运动,其运动情况可能如何,请同学们讨论。,+ + + + + +,l l l l l l,vo,例题2：如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电。现有质量为m，带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度V0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多少？,解：将动能定理用于运动全过程，由W=Ek得,例3、下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子,A,哪种粒子动能最大（ ）,C,如右图所示，在真空中水平放置一对金属板X和Y，板间距离为d。在两板间加以电压U，两板间的匀强电场的场强为E=U/d。现有一电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中，带电粒子受到竖直方向的电场力F=qE，因而在电场中发生偏转。,注意：以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。,二、带电粒子的偏转,带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成九十度角的电场力作用而做匀变速曲线运动（轨迹为抛物线）。,1、运动状态分析,2、偏转运动的分析处理方法,用类似平抛运动分析方法,（1）沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动； （2）沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。,3、基本公式,（1）加速度：,（2）运动时间：,（3）离开电场的偏转量：,（4）偏转量：,下面我们来研究一下带电粒子在电场中运动时它的重力是否可忽略不计。,详细分析讲解例题2。,d,-q,l/2,解：粒子vo在电场中做类平抛运动 沿电场方向匀速运动所以有： L=vot 电子射出电场时， 在垂直于电场方向偏移的距离为： y=at2/2 粒子在垂直于电场方向的加速度： a=F/m=eE/m=eU/md 由得： 代入数据得： y=0.36m 即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m 电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为vo，而垂直于电场方向的速度： 故电子离开电场时的偏转角为： 代入数据得： =6.8,【讨论】,B,你们见过图中的示波管吗？,想知道电子枪的工作原理么？,3示波管的原理,（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管 （2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。 （3）原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。,U,因为初速度为0,AB间为匀强电场,粒子在AB间做匀加速直线运动,- - - -,例6:如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间电势差 为500V,C、D始终和电源相接,测的其间的场强为104V/m, 一质量为2.510-24,电荷量为810-16C的带电粒子(重力 不计)由静止开始,经A、B加速后穿过CD发生偏转,最后打 在荧光屏上,已知C、D极板长均为4cm,荧光屏距CD右端 的距离为3cm,问: (1) 粒子带正电还是带负电?,+ + + +,D,A,B,S,O,C,分析:,(2) 在竖直电场中因为有 水平初速度,粒子做类 平抛运动,(3) 出电场后,因为合外力为0粒子做匀速直线运动.,(1) 粒子带正电,(2) 粒子打在荧光屏上距O点下方多远处?,- - - -,+ + + +,D,A,B,S,O,C,解答:,出AB电场时速度,水平方向:,竖直方向:,其中,由此得到,代入数据可得,(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大?,- - - -,+ + + +,D,A,B,S,O,C,由刚刚的推导知道:,所以粒子打在荧光屏上动能:,代入数据可得,小结：,1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 （1）力和运动的关系牛顿第二定律 （2）功和能的关系动能定理 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 （1）类比与等效 电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比 （2）整体法(全过程法) 电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关它们分别引起电荷电势