2017-2018学年教科版选修3-1___第一章第5节_匀强电场中电势差与电场强度的关系_示波管的原理___课件（49张）

课件49张PPT。1.5 匀强电场中电势差与电场强度的关系
示波管的原理温故知新电场力的性质能的性质电场强度电势差 可见电场强度和电势差都反映了电场的性质，那么它们之间有什么联系呢？
【例题】如图所示，匀强电场的电场强度为E，A、B两点在同一条电场线上，但在两个不同的等势面上，它们之间的距离为d，电势差为UAB，求场强与电势差的关系。探究场强与电势差的关系W=qUAB,F=Eq.W=Fd=EqdUAB=Ed问题一：问题二：在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？ 其中AB=S,AC=d；AB和AC的夹角为a。a解：电场力 F=qE
电场力做功 WAB＝F·S·cosa
由①②③化简得
UAB＝Ed同理WAC＝Fd＝qEdUAC＝W/q＝E·d 即从A到B，电场力做了E·q·S·cosa的功， A、B两点间的电势差是Ed。从A到B与从A到C相同。又 WAB＝qUAB② ①③④一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.适用条件:匀强电场
2.各物理量意义:
U—表示两点电势差(取绝对值)
E—表示匀强电场的场强
d—表示两点间沿电场线方向的距离
本式不带正负号
3.场强的单位:1V/m=1N /C场强与电势差的关系： 或U=EdE=U/d 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。 在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差【小结】电场强度的计算方法——此式适用于点电荷所产生的电场。Q为源电荷。——此式适用于任意电场。q为检验电荷。——此式适用于匀强电场。d为沿电场线的距离。决定式决定式定义式三个场强公式的区别1.公式E＝F/q，它是电场强度的定义式，不是E的决定式，E由电场自身决定，式中q是检验电荷的电量，F是检验电荷在电场中所受的力，公式明确表述了度量电场强度及方向的方法，是普遍适用的公式．2.E＝kQ/r2是真空中点电荷产生的电场的场强决定式，式中Q是产生电场的电荷的电量，公式明确表述了点电荷电场的场强由哪些因素决定，是怎样的函数关系，该式仅适用于真空中点电荷产生的电场．3.E＝U/d是匀强电场中电势差跟场强的关系的式子，d是两等势面之间的距离，场强的方向指向电势降落最快的方向，该公式仅适用于匀强电场，对一般电场，如果两点距离很近，可认为场强没有变化，则E＝ΔU/Δ x描述电场的物理量电场强度（E)电场力(F)
F=Eq电势能的变化
WAB=qUAB电势差(UAB)移动电荷q电场力做功电 场电荷电场线等势面【例题1】下列粒子从初速度为零的状态，经过电压为U的电场后，那种粒子的速度最大？
　A.质子 　　　B.氘核
　C.α粒子 　　 D.钠离子【答案】A【例题2】如图所示，一匀强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的电场强度为 .V/m，到A点距离为1.5cm的P点的电势为 .V。【答案】【例题3】如图所示，在电场强度为E=2×103V/m的匀强电场中，有三点A、M和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且AM边平行于电场线，把一电量q=2×10-9C的正电荷从B点移到M点，再从M点移动到A点，电场力做功为多少？【答案】 W=－1.6×10-7J【例题4】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：D点的电势UD= V.
试画出匀强电场的电场线.9摘抄笔记：
在匀强电场中，两平行且等长的线段的端点间电势差相等.解法一：由AB//CD，E 由在匀强电场中，两平行且等长的线段的端点间电势差相等.解法二：连接AC，将AC三等分，标上三等分点E、F，则根据匀强电场中沿电场线方向相等距离，电势差相等可知，E点的电势为3V，F点的电势为9V．连接BE，则BE为一条等势线，根据几何知识可知，DF∥BE，则DF也是一条等势线，所以D点电势UD=9V．理论探究（1）带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?该粒子带负电分析：带电粒子的平衡（2）如图所示，在真空中有一对平行金属板，板间距离为d，两板间加以电压U．两板间有一个带正电荷量为q的带电粒子 (不计重力) ，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？二、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子的加速 若不计粒子重力，则该粒子沿电场线做匀加速直线运动。由动能定理得：由此可得：此粒子到达负极板时的速度为：【重要说明】带电粒子重力的处理：
1.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，一般可以忽略。
2.带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽略。【针对训练】解：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，电场力做功全部转化为电子的动能。由动能定理得: 若电子从小孔射出后,垂直进入某一匀强电场中,它会怎样运动?理论探究
如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d．在两板间加以电压U，两板间的匀强电场的场强为E=U/d．现有一电荷量为q的带负电的粒子(不计重力)，以水平速度v0射入电场中.求该粒子射出电场时沿垂直于板面方向的偏移距离y和偏转的角度θ。2.带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中作类平抛运动时 间：加速度：电场方向的位移：电场方向的速度：出电场时的方向：例5.如图所示，质量为m，带电量为q的离子以v0的速度，沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150°角飞出．则A、B两点间的电势差是多少?1500EAB解:离子做类平抛运动将速度分解V0② ①由①②化简得：对带电粒子进行受力分析时的注意事项:
（1）要掌握电场力的特点（2）带电粒子重力的处理
①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）；
②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。示波器三、示波管的原理1.带电粒子是如何运动的呢？在偏转电场中：匀变速曲线运动出了偏转电场后：匀速直线运动2.如何求偏转位移呢？思考：解：1.在偏转电场中沿水平方向垂直于电场方向设运动时间为t1 加速度在沿竖直方向上在垂直于电场方向上2.在电场外，设运动时间为t2即沿竖直方向上的总位移 得3.你还有其它处理方法吗同理可推导水平偏转位移x思考：只在YY′电极间加偏转电压Ｕ信号电压若只在YY ′加持续变化的信号电压呢?发展空间分析：每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子：
每一个电子可认为在电压不变的匀强电场中偏转偏转电压不同若只在YY ′间加持续变化的信号电压呢?屏上亮斑位置不同发展空间若只在YY ′间加持续变化的信号电压呢?发展空间联想：类似于力学中什么实验呢？发展空间 怎样在荧光屏上显示信号电压的正弦波形？发展空间 匀速的、持续的扫描形成稳定且水平的亮线发展空间　　只在XX'间加怎样的扫描电压Ｕx，才能得到匀速扫描的稳定且水平的亮线？发展空间怎样在荧光屏上显示稳定的信号电压的正弦波形？XX'电极加扫描电压YY'电极加信号电压 (正弦电压)发展空间讨论：要在屏上得到稳定的正弦图象, 信号电压和扫描电压的周期应满足什么关系?如何得到一个完整的正弦波形？两个完整的正弦波形呢?发展空间 XX'电极加扫描电压怎样在荧光屏上显示稳定的信号电压的正弦波形？发展空间 示波器中得到这两种波形,输入的信号电压和扫描电压有何不同?课后思考:发展空间 由于带电粒子在匀强电场中所受的电场力与重力都是恒力,因此其处理方法有以下两种:1、“正交分解法”：可以将复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动。2、“等效重力法”.将重力和电场力进行合成,则其等效于“重力”, a=F合／m,等效于“重力加速度”。F合的方向等效于“重力”的方向即重力场中的竖直向下的方向。精讲细练2、在电场强度为600 N/C的匀强电场中，A、B两点相距5 cm，若A、B两点连线是沿着电场方向时，则A、B两点的电势差是____ V。若A、B两点连线与电场方向成60°角时， 则A、B两点的电势差是____V；若A、B两点连线与电场方向垂直时，则A、B两点的电势差是___V。3015 01、证明1V/m=1N/C3、图中,a、b、c、d、e五点在一直线上,b、c两点间的距离等于d、e两点的距离.在a点固定放置一个点电荷,带电荷量为+Q,已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U.将另一个点电荷+q从d点移到e点的过程中( )
A.电场力做功qU
B.克服电场力做功qU
C. 电场力做功大于qU
D.电场力做功小于qUDabcdeN′ 60° 4、如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2cm，两点间的电势差为5V,M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？ MN解：根据可得：若Ｏ点为M、N连线的中点,则MO两点的电势差UMO 因为Ｏ点为M、N连线的中点5、如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d=10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm。求
（1）P板及A点的电势？
（2）保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势将变为多少？6、如图所示，一个动能为EK的电子垂直于A板从小孔C进入匀强电场，能达到的最大深度为 ，设电子电荷量为e，A板接地，则B板电势为？答案：电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关