高中物理-9.带电粒子在电场中的运动教学课件设计

第一章静电场第9课时带电粒子在电场中的运动新课标高中物理选修3－1

北京正负电子对撞机(BFPC)医用直线加速器(IGRT)示波器方法1：从动力学和运动学角度分析粒子被加速U+-mqd一

带电粒子的加速

【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压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运动从正极板向负极板运动。（粒子质量忽略不计）【问题】1.带电粒子在两极板间做什么运动？

2.如何求出到达另一极板的末速度v

？方法２：从做功和能量的角度分析粒子被加速粒子只受到电场力做功显然，用功能关系解题简便！！思考与讨论1.该题中,两极板是其他形状,中间的电场不再均匀,上面的方法是否仍然适用？2.若极板的间距加倍，则末速度如何变化？U+-mqd

电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电势能变化（减少）为eU.电势能的变化全部转化为电子的动能。解：所以

例1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。电子的质量m=0.9×10-30kg和电荷量e=-1.6×10-19C可以作为已知数据使用。【情景】如图，水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L，相距为d，极板间的电压为U。一电荷量为q质量为m的电子，从两板中央以水平速度v0射入。【问题】1.请你分析电子的运动？

2.求电子穿出电场时的侧移量y与偏转角的tanθ.二、带电粒子在匀强电场中的偏转

dU+-v0LYY′-yx)θv0vv┴y

一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后，又垂直进入一个电压为U2的偏转电场，经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图示.试分析带电粒子的运动情况(不计粒子的重力).v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL加速偏转匀速瞬时速度是联系两个过程的桥梁三、带电粒子的加速偏转v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL

一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后，又垂直进入一个电压为U2的偏转电场，经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图示.求:(1)出偏转电场时的偏移距离y；(2)出偏转电场时的偏转角；(3)打在荧光屏上时的偏移距离Y.θ三、带电粒子的加速偏转经加速电场U1加速后:经偏转电场U2偏转后:(1)偏移距离y:dmvqlU2022=2y(2)偏转角:θdmvqlU20=2tanq(3)偏移距离Y:qtan)L2(lY+=dUlU122=dUlU1224=三、带电粒子的加速偏转v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL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。★沿初速度方向：做匀速直线运动★垂直初速度的方向：做初速为零的匀加速运动

思考题：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。你答对了吗？四、示波管的原理1、示波器的作用：观察电信号随时间变化的情况2、示波管的结构：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成3、示波管的原理产生高速飞行的电子束待显示的信号电压锯齿形扫描电压使电子沿Y方向偏移使电子沿x方向偏移课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法沿初速度方向方向做匀速直线运动垂直于初速度的方向做初速度为零的匀加速运动

练习1、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）A.U1变大、U2变大B.U1变小、U2变大C.U1变大、U2变小D.U1变小、U2变小对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式dUlU122=dUlUy1224=电学搭台力学唱戏B练习2．平行板间加如图4（a）所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况