人教版高二物理选修3-1第一章第九节：带电粒子在电场中的运动20张PPT

1、第第一一章章 静电场静电场 第九节第九节 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 情境导入情境导入 问题导入问题导入 Q ：带电粒子在电场中时，会受到哪些 力的作用？ 若带电粒子的质量很小，如电子、质子 等，则万有引力（重力）远小于电场力 万有引力（重力）可忽略，粒子仅受电 场力 即可利用电场来改变或控制带电粒子的运动 质疑互动质疑互动 带电粒子的运动： 带电粒子的加速带电粒子的偏转 直线运动曲线运动 什么情况下带电粒子在匀 强电场中做变速直线运动？ 什么情况下带电粒子在匀 强电场中做变速曲线运动？ 带电粒子初速度方向与 电场力方向共线时，在匀强 电场中做变速直线运动。 带电粒子初速度方

2、向与 电场力方向不共线时，在匀 强电场中做变速曲线运动。 最简单初速度方向与电场力方向同向初速度方向与电场力方向垂直 质疑互动质疑互动 1.带电粒子在电场中的加速 在真空中有一对平行金属板，由于接到电 池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质 量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到 达负极板时的速度。 U + - E 分析1：平行金属板之间存在什么样的电场？ 分析2：带电粒子在该电场中做什么运动？ 分析3：在匀加速直线运动中如何求解末速度？ 分析1：平行金属板之间存在匀强电场。 分析2：带电粒子在该电场中做匀加速直线运动 分析3：利用匀变速直线运

3、动规律或动能定理求解 F 质疑互动质疑互动 1.带电粒子在电场中的加速 在真空中有一对平行金属板，由于接到电 池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质 量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到 达负极板时的速度。 U + - E 分析4：若使用运动学与动力学知识求解需哪些条件？ F 0 0 v atvv 0 advv2 2 0 2 maqE d U E m qU v 2 所需条件： 带电粒子电荷量q 带电粒子质量m （或带电粒子的比荷） 平行金属板两端电压U 质疑互动质疑互动 1.带电粒子在电场中的加速 在真空中有一对平行金属板，由于接到电 池组上

4、而带电，两板间电势差为U，。若一个质 量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到 达负极板时的速度。 U + - E 分析5：若使用功能关系知识求解需哪些条件？ F 0 2 1 2 mvW qUW m qU v 2 所需条件： 带电粒子电荷量q 带电粒子质量m （或带电粒子的比荷） 平行金属板两端电压U 质疑互动质疑互动 2.带电粒子在电场中的偏转 在真空中有一对平行金属板，由于接到电 池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质 量为m、带正电荷q的粒子，沿平行于板面的方 向以初速度v0射入电场。（不计重力） U + - E F 2 0 2 2 1 2

5、 1 mvmvW v0 分析1：带电粒子在该电场中做什么运动？ 分析1：带电粒子在该电场中做类平抛运动。 分析2：为什么带电粒子在该电场中做类平抛运动？ 分析2：因为带电粒子的初速度方向与电场力方向垂 直，且在平行金属板中存在匀强电场，此时带电粒子 所受电场力为恒力。 质疑互动质疑互动 2.带电粒子在电场中的偏转 在真空中有一对平行金属板，由于接到电 池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质 量为m、带正电荷q的粒子，沿平行于板面的方 向以初速度v0射入电场。 （不计重力） U + - E F maqE v0 带电粒子在该电场中做类平抛运动 初速度为v0 ,合外力为qE EdU md qU

6、a 0 vvx atvy 22 0y vvv 0 tan v at v v x y tvx 0 2 2 1 aty 22 yxl 0 2 tan v at x y tan2tan 例题例题 如图所示两个相同极板Y与Y的长度为l， 极板间距为d，极板间电压为U，一电子 沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场 中。把两板间的电场看做匀强电场，求 电子射出电场时的速度v的方向。 U + - E F v0 maeE EdU md eU a 解：由受力分析可知， 电子在极板间仅受电场力 电子在极板间做类平抛运动 可得： 电子在水平方向做匀速直线运动， 在竖直方向做匀加速直线运动 设速度方向与水平方向的夹

7、角为 2 0 tan mdv eUl 0 vvx atvy tvl 0 vx vy v 生成展示生成展示 示波器：一种电子仪器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。 生成展示生成展示 示波管：示波器的核心部件。 由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，管内抽成真空。 电子枪：产生高速飞行的一束电子。 偏转电极：XX、YY 。使电子发生偏转。 荧光屏：电子打在荧光屏上，产生一个亮斑。 例题例题 如图所示两个相同极板Y与Y的长度为l， 极板间距为d，极板间电压为U，一电子 沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场 中。把两板间的电场看做匀强电场，求 电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移 的距离y。 U + -

8、 E F v0 maeE EdU 2 2 1 aty md eU a 解：由受力分析可知， 电子在极板间仅受电场力 电子在极板间做类平抛运动 可得： 电子在水平方向做匀速直线运动， 在竖直方向做匀加速直线运动 tvl 0 可得： 2 0 2 1 v l md eU y 2 0 2 2mdv eUl y 生成展示生成展示 偏转电极YY可以导致电 子在竖直方向发生偏转 偏转电极XX可以导致电 子在水平方向发生偏转 根据电子在水平方向 与竖直方向的偏转可 以确定电子打在荧光 屏上的位置。 质疑互动质疑互动 偏转电极YY可以导致电 子在竖直方向发生偏转 偏转电极XX可以导致电 子在水平方向发生偏转 根

9、据电子在水平方向 与竖直方向的偏转可 以确定电子打在荧光 屏上的位置。 1.如果电极XX之间不加电压，在YY之间加不变的电压，使Y 的电势比Y高，电子束运动过程中受哪个方向的力，电子将打 在荧光屏什么位置？ 质疑互动质疑互动 偏转电极YY可以导致电 子在竖直方向发生偏转 偏转电极XX可以导致电 子在水平方向发生偏转 根据电子在水平方向 与竖直方向的偏转可 以确定电子打在荧光 屏上的位置。 2.如果电极YY之间不加电压，在XX之间加不变的电压，使X 的电势比X高，电子束运动过程中受哪个方向的力，电子将打 在荧光屏什么位置？ 质疑互动质疑互动 3.如果电极XX之间不加电压，在YY之间加如图所示电压， 电子将打在荧光屏什么位置？ UY t Y X Y X t1t2 质疑互动质疑互动 4.如果电极XX之间加不变的电压，在YY之间加如图所示电 压，电子将打在荧光屏什么位置？ UY t Y X Y X t1t2 质疑互动质疑互动 5.如果电极XX之间加如图所示的电压，在YY之间加如图所 示电压，电子将打在荧光屏什么位置？ UY t Y X Y X