物理人教版（2019）必修第三册10.5带电粒子在电场中的运动（共16张ppt）

(共16张PPT)
高一物理10.5带电粒子在电场中的运动
情境引入
带电粒子的加速
“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；
“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。
问题：电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？
带电粒子的加速
情境问题1
+
+
+
-
-
-
d
质量为m，电量为+q的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动。求
（1）带电粒子在电场中受哪些力作用？重力能否忽略不计？
（2）带电粒子在电场中做什么性质的运动？
（3）求粒子的加速度，以及粒子到达负板极的速度
带电粒子的加速
情境问题1
问题1：带电粒子在电场中受哪些力作用？重力能否忽略不计？
静电力、重力。 一般不考虑重力，但是质量不能忽略。
问题2：带电粒子在电场中做什么性质的运动？
带电粒子做匀加速直线运动
物理规律：由加速度和初速度的方向判断运动状态：同向加速；反向减速
情境问题1
带电粒子的加速
问题3：求粒子的加速度，以及粒子到达负板极的速度

解法一　运用运动学知识求解（只适用于匀强电场）
解法二　运用动能定理求解（适用于匀强和非匀强电场）
带电粒子的加速问题分析思路
带电粒子的加速
1. 求合力和加速度
法一：利用运动学知识求解
(只适用于匀强电场)
法二：利用动能定理求解
(适用于匀强电场和非匀强电场)
结论展示
利用受力分析求解
2. 确定运动状态
3. 求末速度
带电粒子的加速
＋
－
A
B
+
F
U
问题1：如何使带电粒子在电场中获得更大的速度？
情境问题2
增加电压U （不能获得足够大的速度，因为电压不能无限增大）
多极加速
存在减速过程，动能减小，所以不能一直加速。
问题2：如图多级平行板连接，能否加速粒子（不计重力）？
＋
－
A
B
＋
－
C
D
+
F
U
U
＋
－
M
N
U
情境问题2
带电粒子的加速
问题3：加上什么样的电压，可以使带电粒子实现多级加速？
多级直线加速器示意图
U
~
＋
－
+
F
+
0
1
2
3
4
带电粒子的加速
情境问题2
U
~
+
F
+
＋
－
0
1
2
3
4
带电粒子的加速
情境问题2
多级直线加速器示意图
U
~
＋
－
+
F
+
0
1
2
3
4
带电粒子的加速
情境问题2
多级直线加速器示意图
U
~
+
F
+
＋
－
0
1
2
3
4
带电粒子的加速
电压方向不断改变可以使带电粒子实现多级加速。
情境问题2
多级直线加速器示意图
带电粒子的加速
概念介绍
问题1：带电粒子在金属圆筒里做什么运动？
问题2：带电粒子是在哪里被加速的？
问题3：加上什么样的电压，可以使带电粒子实现多级加速？
做匀速直线运动，由于静电平衡，金属导体内部场强等于0
两金属圆筒的间隙中
方向周期性改变的交流电压
金属圆筒多极加速器
带电粒子的加速
概念介绍
问题5：这些圆筒长度又有什么分布规律呢？
因为带电粒子的速度越来越大，但是交流电周期不变，所以在相同时间内经过的位移越来越大
圆筒长度越来越长
金属圆筒多极加速器
问题4：相邻圆筒的间隙中电场强度的方向多久改变一次？
每半个周期，电场强度方向左右变化一次
若已知电子的质量为m、电子的电荷量为e、电压的绝对值为u、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。求
（1）金属在第n个金属圆筒中的速度为多大？
（2）第n个金属圆筒的长度应该是多少？
带电粒子的加速
情境问题3
课堂总结
解决带电粒子在电场中的运动的一般方法