高中物理 必修三 带电粒子在电场中的运动 课件

1、第5节 带电粒子在电场中的运动华中师大龙岗附中 曾长兴2021年2月19日加速带电粒子用于医疗实践“质子疗法” 先将质子加速到具有较高的能量，再将它引向轰击肿瘤，杀死细胞。“放射疗法” 将被加速后的电子轰击重金属靶，产生出的放射线用于医学治疗；问题思考：电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力研究质子、电子、离子等带电粒子在电场中运动时，重力一般远小于电场力，重力可以忽略，重力势能可以不考虑。（但并不能忽略质量）研究小球、液滴、油滴等带电微粒在电场中运动时，重力一般不能忽略。思考：带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？研究带电粒子在电场中的运动1. 研究

2、物体运动的一般思路是什么？2. 决定物体做什么运动的条件又是什么？从哪里入手分析？想一想1、运动和力的观念（1）研究对象的初速度v和加速度a（2）决定物体做什么运动的条件 例如： 匀变速运动 加速度恒定 直（曲）线运动 v与a的方向关系 加（减）速运动 v与a的夹角关系2、功和能的观念（思路1）（思路2）研究运动的基本思想运动和力（思路1）（思路2）功和能牛顿运动定律匀加速直线运动规律静电力做功动能定理属于匀强电场，涉及运动时间等描述运动过程的物理量涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量非匀强电场的情景观念规律问题一、带电粒子在电场中的加速向右做初速度为零的匀加速直线运动加速度 仅受水平向右的

3、电场力一、带电粒子在电场中的加速 例1：平行金属板A、B间有一正电荷，极板间电压为U，场强方向向右，两板相距为d，并处于真空中，电荷量大小为q，质量为m，只在电场力作用下从静止释放。重力不计。 （1）电荷将做什么性质的运动？ABUdE+Fv解法一运用运动学知识求解解法二运用动能定理知识求解电荷的速度与加速电压有关，与板间距离的无关（2）求电荷到达负极板时的速度？ABUdE+Fv一、带电粒子在电场中的加速若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？为什么？思考：若粒子的初速度不为零，则:若粒子的初速度为零，则:一、带电粒子在电场中的加速无法使加速粒子的速度足够大！一、带电粒子在电场中的加速AB+F

4、U只要电压U越大，粒子的速度就越大，这样就能获得足够大的速度。不计重力。思考： 存在减速过程，抵消了前面极板的所提供的能量，所以不能一直加速。二、多级加速器的加速原理问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子（不计重力）？ABCD+FUUMNU思考：多级加速 想一想：加上什么样的电压，可以使带电粒子实现多级加速？二、多级加速器的加速原理问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子（不计重力）？ABCD+FUUMNU思考：多级加速多级直线加速器示意图U+F+二、多级加速器的加速原理01234多级直线加速器示意图U+F+二、多级加速器的加速原理01234多级直线加速器示意图U+F+二、多级加速器的加速原理0

5、1234多级直线加速器示意图U+F+二、多级加速器的加速原理01234多级直线加速器示意图U+F+ 可以通过不断改变电压方向使带电粒子实现多级加速。二、多级加速器的加速原理01234多级直线加速器示意图可以通过改变电压方向使带电粒子（不计重力）实现多级加速。对加速器设计的思考2.如果我们不改变极板之间的距离 就需要不断缩短电压方向变化的 时间间隔。UU-Uto二、多级加速器的加速原理1.如果电压方向变化时间相等， 我们就需要加长极板之间距离。U01234多级直线加速器示意图U0u0-u0tT2T 1 2 3 nU金属圆筒方案1：极板二、多级加速器的加速原理说出过程说一说0多级直线加速器示意图U

6、0u0-u0tT2T123nU二、多级加速器的加速原理这些圆筒长度又有什么分布规律呢？求出结果算一算方案1：0第n号圆筒的长度为ln每次加速时，静电力做功均为eu0北京正负电子对撞机不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场处理方法：类似平抛运动的分析方法）粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动）粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动 l+-qvv0vyydvx=v0 x=v0tvy=aty=v0F tan=ss离开电场时偏移量:离开电场时偏转角:在电场中飞行时间:三、带电粒子在电场中的偏转v0-emU2+-dLFvtv0vyy三、带电粒子在电场中的偏转按照解决平抛运动的方法来解决问

7、题找准方法做一做v0-emU2+-dLFvtv0vyy三、带电粒子在电场中的偏转按照解决平抛运动的方法来解决问题找准方法做一做y=0.35 cm三、带电粒子在电场中的偏转 结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动想一想荧光屏为什么带电粒子在电场中运动与示波器显示图像有关呢？四、示波管实物与原理图产生高速飞行的电子束使电子沿Y方向偏移使电子沿x方向偏移得出由前可知屏幕上的亮斑位置反映了两极板间信号电压的大小。三角函数屏幕上的亮斑位置反映了两极板间信号电压的大小。应用理解带电粒子在电场中运动规律示波管原理电子枪极板间电子撞击荧光屏形成图像电压引起加速过程偏转过程反映