10.5带电粒子在电场中的运动课件高二上学期物理人教版2

2024/8/31人教版物理必修三第十章《静电场中的能量》第五节带电粒子在电场中的运动高一物理组邱鹏2024/8/32带电粒子在电场中的加速2024/8/33问题提出ABUdE+Fv如图，一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。试计算粒子到达负极板时的速度？方法一：动力学观点：

主要用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律2024/8/34方法二：能量观点：

——利用动能定理总结：粒子加速后的速度只与加速电压有关。ABUdE+Fv2024/8/35思考：若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？若粒子的初速度为零,则:若粒子的初速度不为零,则:能量观点——动能定理2024/8/362024/8/37问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF2024/8/38多级直线加速器2024/8/392024/8/310方法与选择方法：分析带电粒子加速的问题，常有两种思路∶一种是利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析;另一种是利用静电力做功结合动能定理分析。选择：当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，适合运用前一种思路分析;当问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，适合运用后一种思路分析。2024/8/311电荷能不能在电场中走出一条我们想要的曲线呢？2024/8/312带电粒子在电场中的偏转2024/8/313问题提出如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0

射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？1.受力分析：仅受竖直向下的电场力做类平抛运动2.运动分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直电场方向：匀速直线运动沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动2024/8/314ld+-----------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角（偏向角）偏移距离（侧移距离或侧移量）如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。2024/8/315ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y垂直电场方向：匀速直线运动沿电场方向：匀加速直线运动2.加速度:1.飞行时间:3.竖直分位移（偏移距离）:4.速度偏向角:3.竖直分速度：2024/8/316

++++++------

lv0dU-qmθvv0v⊥θyx类平抛运动偏转角偏移量F3.竖直分位移（侧移距离）:4.速度偏转角:若粒子带负电想一想2024/8/317规律总结1.初速度相同的带电粒子，无论m、q是否相同，只要q/m相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。(即轨迹重合)当偏转电场的U、L、d一定：2.初动能相同的带电粒子，只要q相同，无论m是否相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。(即轨迹重合)2024/8/318两种放置方式YY’XX’-+--+-偏转电极的不同放置方式若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生偏转。若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生偏转。2024/8/319带电粒子经同一加速场后又进入同一偏转场，请写出竖直分位移（侧移距离）和速度偏转角的关系式？并仔细分析。2024/8/320【拓展1】带电粒子经同一加速场到同一偏转场ABU1E+F--------+++++++++U2+vyθyvv0结论：不同带电粒子由静止经同一电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的侧移量y和偏转角θ都是相同的，也就是说运动轨迹是完全重合的，与m、q无关，但与电性有关。2024/8/321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，它们是否会分为三股？请说明理由。2024/8/322【拓展2】试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。【推论】带电粒子离开偏转电场时,其瞬时速度的反向延长线过水平位移的中点。且速度偏角正切值是位移偏角正切值的2倍.2024/8/323关键突破——粒子重力问题3.某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。1.带电的基本粒子（微观）：如电子、质子、α粒子、正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但不能忽略质量）。2.带电微粒（宏观）：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。2024/8/324模型延伸2024/8/3252024/8/326示波管的原理加速电压

电子枪偏转电极亮斑亮斑荧光屏

电子枪产生高速飞行的电子束

加速电压

示波管的构造示波管思考与讨论1：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间也不加电压，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论思考与讨论2：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间加不变电压，使Y的电势比

Yˊ高，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论思考与讨论3：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间加不变电压，使Yˊ的电势比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论思考与讨论4：如果在XXˊ之间不加电压，而在YYˊ

之间加按图示的规律变化的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？XˊXYYˊUYtOYˊ随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线。思考与讨论-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论5：如果在电极YYˊ之间不加电压，而在

XXˊ之间加不变电压，使

X的电势比Xˊ

高，电子将打在荧光屏的什么位置？思考与讨论-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论6：如果在电极

YYˊ之间不加电压，而在XXˊ之间加不变电压，使

Xˊ

的电势比

X高，电子将打在荧光屏的什么位置？思考与讨论UXt扫描电压总结：若

XXˊ

所加的电压为特定的周期性变化电压，则亮斑在水平方向来回运动一一扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线。示波器图象OXˊXYYˊ思考与讨论思考与讨论7：如果在YYˊ之间加如图所示的交变电压，同时在

XXˊ之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDEEFt