带电粒子在电场中的运动
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课件27张PPT。新人教版物理选修3-11.9带电粒子在电场中的运动教学目标 知识与能力：
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。3．知道示波管的主要构造和工作原理。4．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
5．培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律
教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。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电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：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在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：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。带电粒子在匀强电场中运动情况：受到恒定的电场力受力情况： 做匀变速运动1．带电粒子在电场中的运动情况 （平衡、加速和减速） ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。⑵．若∑F≠0（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)一. 带电粒子在电场中的加速E1用牛顿运动定律分析用动能定理分析（加速电压）根据动能定理：qU = mv2/2或根据牛顿定律：a = F/m = qU/dm
和运动学公式：v2 =2ad得 粒子加速后的速度只与加速电压有关此式也适用于不是匀强电场的情况一. 带电粒子在电场中的加速例1、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练习２：如图 从F处释放一个无初速度电子向B板方向运动,指出下列对电子运动描述中,正确的是(设电源电动势均为U) ( )A.电子到达B板时的动能是UeB.电子从B板到达C板时动能的变化量为零 C.电子到达D板时动能为Ue Ｄ.电子在Ａ板与Ｄ板间作往返运动ＡＢＤ例题1：右图所示，两平行金属板间加一电压U，有一带正电荷q、质量为m的带电粒子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动。则（1）带电粒子在电场中作什么运动？（2）粒子穿出负极板时的速度多大？（3）粒子穿出负极板后做什么运动？一般用“动能定理”求解分析：对于粒子来说，一般有mg<＜F，故可忽略。
(1)带电粒子在电场中以加速度a=F/m=qU/md做匀加
速直线运动。
(2)由v2-vo2=2ad 解得：或：由动能定理qU=mv2/2-mv02/2解得：二. 带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角θ偏移量 y的计算（1）画出电场线，并进行受力分析（2）粒子做什么性质的运动？（3）为计算y，需要知道哪些物理量？（4）这些物理量能计算出吗？偏转角θ的计算（1）什么叫偏转角（2）怎样计算偏转角θ？2、 带电粒子在电场中的偏转d-qφl/2【讨论】对偏移公式的讨论对于不同的带电粒子（2）若以相同的动能射入，（3）若经相同电压U0加速后射入，则y与 q m无关,随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。（1）若以相同的速度射入则y∝q/m则y∝q 例1、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的办法有：（ ） A、增加带电粒子的电量 B、降低加速电压； C、提高偏转电压； D、减小两平行板间的距离。 BCDACDB 练习二：如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点，则可判断（ ）A.三个小球在电场中运动加速度关系是aA＞aB＞aCD.落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电C.三个小球在电场中运动时间相等B.三个小球到达正极时的动能关系是EKA ＞EKB ＞EKCD3．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。三、示波器的原理示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。（1）电子枪部分：E电源作用是使金属丝变热发射
出电子，U1电源作用是使发射出的电子在真空中被加速，获得很大的速度从金属板的小孔穿出。
（2）偏转电极部分：YY/平行金属板为竖直方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生竖直方向的偏转，XX/平行金属为水平方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生水平方向的偏转。
（3）荧光屏部分：玻璃屏上涂有荧光物质。高速电子打到荧光物质，荧光物质受激发后会发出可见光，电子本身并不能发光，从屏上观察亮点，可知打到屏上电子的偏移情况。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
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
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。3．知道示波管的主要构造和工作原理。4．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
5．培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律
教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。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电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：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在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：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。带电粒子在匀强电场中运动情况：受到恒定的电场力受力情况： 做匀变速运动1．带电粒子在电场中的运动情况 （平衡、加速和减速） ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。⑵．若∑F≠0（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)一. 带电粒子在电场中的加速E1用牛顿运动定律分析用动能定理分析（加速电压）根据动能定理：qU = mv2/2或根据牛顿定律：a = F/m = qU/dm
和运动学公式：v2 =2ad得 粒子加速后的速度只与加速电压有关此式也适用于不是匀强电场的情况一. 带电粒子在电场中的加速例1、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练习２：如图 从F处释放一个无初速度电子向B板方向运动,指出下列对电子运动描述中,正确的是(设电源电动势均为U) ( )A.电子到达B板时的动能是UeB.电子从B板到达C板时动能的变化量为零 C.电子到达D板时动能为Ue Ｄ.电子在Ａ板与Ｄ板间作往返运动ＡＢＤ例题1：右图所示，两平行金属板间加一电压U，有一带正电荷q、质量为m的带电粒子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动。则（1）带电粒子在电场中作什么运动？（2）粒子穿出负极板时的速度多大？（3）粒子穿出负极板后做什么运动？一般用“动能定理”求解分析：对于粒子来说，一般有mg<＜F，故可忽略。
(1)带电粒子在电场中以加速度a=F/m=qU/md做匀加
速直线运动。
(2)由v2-vo2=2ad 解得：或：由动能定理qU=mv2/2-mv02/2解得：二. 带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角θ偏移量 y的计算（1）画出电场线，并进行受力分析（2）粒子做什么性质的运动？（3）为计算y，需要知道哪些物理量？（4）这些物理量能计算出吗？偏转角θ的计算（1）什么叫偏转角（2）怎样计算偏转角θ？2、 带电粒子在电场中的偏转d-qφl/2【讨论】对偏移公式的讨论对于不同的带电粒子（2）若以相同的动能射入，（3）若经相同电压U0加速后射入，则y与 q m无关,随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。（1）若以相同的速度射入则y∝q/m则y∝q 例1、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的办法有：（ ） A、增加带电粒子的电量 B、降低加速电压； C、提高偏转电压； D、减小两平行板间的距离。 BCDACDB 练习二：如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点，则可判断（ ）A.三个小球在电场中运动加速度关系是aA＞aB＞aCD.落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电C.三个小球在电场中运动时间相等B.三个小球到达正极时的动能关系是EKA ＞EKB ＞EKCD3．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。三、示波器的原理示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。（1）电子枪部分：E电源作用是使金属丝变热发射
出电子，U1电源作用是使发射出的电子在真空中被加速，获得很大的速度从金属板的小孔穿出。
（2）偏转电极部分：YY/平行金属板为竖直方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生竖直方向的偏转，XX/平行金属为水平方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生水平方向的偏转。
（3）荧光屏部分：玻璃屏上涂有荧光物质。高速电子打到荧光物质，荧光物质受激发后会发出可见光，电子本身并不能发光，从屏上观察亮点，可知打到屏上电子的偏移情况。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
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