鲁科版（2019）必修 第三册2.4带电粒子在电场中的运动 课件（25张PPT）

(共25张PPT)
带电粒子在电场中的运动
第一章 静电场
粒子对撞机
电场
加速
偏转
粒子
带电粒子在电场中的运动
★带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？
★对于象质子、电子、离子等带电微粒在电场中运动时，我们怎样处理它们的受力？
带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力
质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。
研究运动前的”热身”
带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，改变粒子的动能。
★带电粒子在匀强电场中运动时，运动有什么特点 与我们学过的哪种运动相似？
带电粒子在匀强电场中运动时，所受电场力是恒力,产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似.
★带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有什么效果？
研究运动前的”热身”
电场力
加速度
电场力的功
动能定理
F=qE
W=qU
研究运动的”重要工具”
感应圈
阴极射线管
演示实验一：电子在电场中的加速
【探究一：带电粒子的加速运动】
【探究情景】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。
试计算粒子到达负极板时的速度？
U
+q m
+
__
ｖ=
F
方法一：动力学观点：
主要应用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
①
②
由①②得
③
方法二：能量观点 ——应用动能定理
求解可得：
【规律总结】对比两种方法
1.应用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律解析，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动。
2.应用动能定理解析，不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因为公式W=qU适用于任何电场。
【解析】电子从金属丝到金属
板，由动能定理得：
①
由①得
答案：
【练1】炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。（已知电子的质量为0.91×10-30kg）．
演示实验二：带电粒子在电场中的偏转
高压直流电源
阴极射线管
感应圈
阴极射线管
+
m
+q
_
v0
带电粒子会做什么运动呢？
【探究二：带电粒子的偏转规律】
问题：
【探究情景】真空中放置一对平行金属板，把两板接到电源上，设两板间的电势差为U，两板间的距离为d，两极板的长度为l.现将一质量为m，带电量为+q的粒子沿平行于金属板的方向从两板间的中轴线上以初速度v0射入电场，假设带电粒子能从两极板间射出。
求：带电粒子射出电场时沿垂直于金属板方向偏移的距离y和偏转的角度θ。
1.带电粒子的偏转：（不计重力）
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
v0
+
q.m
d
l
F
+
2.偏转问题的分析处理方法：（类似平抛运动分析方法）
（1）沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动；
（2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。
与粒子比荷 成正比
与粒子初速度v0的平方成反比
与电场的属性U、l、d有关
与粒子比荷 成正比
与粒子初速度v0 的平方成反比
与电场的属性U、l、d有关
【练2】如图所示，质子( )和α粒子( )，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶4
B
解析：
1.带电粒子在电场中的加速
2.带电粒子在匀强电场中的偏转
从动力学的角度分析
从能量的角度分析
类平抛运动的分析方法
粒子在初速度方向上做
匀速直线运动
粒子在电场力方向上做
初速度为零的匀加速运动　
课堂小结
判断
(1)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动. (　　)
(2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量的转化和守恒定律. (　　)
(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题. (　　)
×
√
×
牛刀小试
2.先后让一束电子（me）和一束氢核（mH）通过同一对平行板形成的电场，进入时速度方向与板面平行。在下列两种情况下，分别求出它们离开电场时电子偏向角的正切与氢核偏向角的正切之比。
①电子与氢核的初速度相同。
②电子与氢核的初动能相同。
解析：
若初速度相同,则
若初动能相同,则
作业布置：
1、做出本节课思维导图
2、阅读课本37、38页科学足迹、科学漫步