人教版 高二物理 选修3-1 第一章：1.9《带电粒子在电场中的运动》(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版 高二物理 选修3-1 第一章：1.9《带电粒子在电场中的运动》(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-03 15:45:42 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
1.9
带电粒子在电场中的运动
J2459学生示波器
阴极射线管结构示意图
1牛顿第二定律的表达式？
2动能定理的表达式？
3平抛运动的相关知识点。
4电场力做功的计算公式？
复习提问：
导语:带电粒子在电场中受到电场力作用,所以产生加速度,速度的大小和方向都可能发生变化.利用电场来改变或控制带电粒子的运动,是在电子仪器设备中常用的方法和手段．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，遵循能的转化和守恒定律．一般情况下，电场对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作用：一是使带电粒子加速，二是使带电粒子偏转．
学习导航
要点提示
带电粒子在匀强电场中的运动
(一)带电粒子的加速
(二)带电粒子的偏转
(三)示波管的原理
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小得多，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。除有说明或暗示外,一般都考虑重力。
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
1、受力分析:
水平向右的电场力
F＝Eq=qU/d
F
2、运动分析:
初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。
解法一 运用运动学知识求解
解法二 运用能量知识求解
粒子加速后的速度只与加速电压有关
一、带电粒子的加速
A
B
由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！
若粒子的初速度为零,则:
若粒子的初速度不为零,则:
结论：
由于电场力做功，与电场是否匀强无关,与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。
巩固1、平行板电容器两板间距为d，上板有一小孔，孔上方h高处有一质量为m、电荷量为q的液滴自由下落，要使液滴不落到下板上，则两板间的电势差多大？
q
h
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
l
d
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
U
v0
q、m
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
l
d
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
U
v0
q、m
F
+
v
v0
vy
y
θ
偏转角
侧移
二、带电粒子的偏转
1、受力分析：
电子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d
2、运动分析:
电子作类平抛运动。
U
L
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
Y
d
Y′
v0
F
V
如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板长为L，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电子（质量为m）从极板中央以水平速度v0射入电场。求电子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ
(不计粒子的重力)
粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动
结论：
带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题
粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动
解:电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动.
加速度
所以偏移距离
所以偏移角度
水平方向做匀速直线运动
巩固2、一束带电粒子垂直电场线方向进入偏转电场，讨论在以下情况中，粒子应具备什么条件，才能得到相同的偏转距离和偏转角.（U、d、L不变）
1.初速度相同；
2.初动能相同；
3.先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场。
１、构造
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
（1）电子枪：发射并加速电子
（2）偏转电极：YY′使电子束竖直偏转；XX′使电子束水平偏转
（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
三、示波管的原理
2、原理
（１）ＹＹ′的作用：被电子枪加速后在ＹＹ′的电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：
若信号电压
则
如果在XX’
之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？
Y
Y’
X’
y′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
X
示波器图象
UX
t
扫描电压
（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在ＸＸ′上的电压而变化，若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－－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
Y
Y’
X’
X
如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？
X
Y
O
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
A
B
O
C
t1
D
E
F
t2
如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象
X
Y
Y’
X’
UX
t
示波器图象
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
作业
1、P39
问题与练习1、4、5
2、总结带电粒子在匀强电场中的运动性质（不计重力）
1.9
带电粒子在电场中的运动
J2459学生示波器
阴极射线管结构示意图
1牛顿第二定律的表达式？
2动能定理的表达式？
3平抛运动的相关知识点。
4电场力做功的计算公式？
复习提问：
导语:带电粒子在电场中受到电场力作用,所以产生加速度,速度的大小和方向都可能发生变化.利用电场来改变或控制带电粒子的运动,是在电子仪器设备中常用的方法和手段．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，遵循能的转化和守恒定律．一般情况下，电场对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作用：一是使带电粒子加速，二是使带电粒子偏转．
学习导航
要点提示
带电粒子在匀强电场中的运动
(一)带电粒子的加速
(二)带电粒子的偏转
(三)示波管的原理
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小得多，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。除有说明或暗示外,一般都考虑重力。
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
1、受力分析:
水平向右的电场力
F＝Eq=qU/d
F
2、运动分析:
初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。
解法一 运用运动学知识求解
解法二 运用能量知识求解
粒子加速后的速度只与加速电压有关
一、带电粒子的加速
A
B
由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！
若粒子的初速度为零,则:
若粒子的初速度不为零,则:
结论：
由于电场力做功，与电场是否匀强无关,与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。
巩固1、平行板电容器两板间距为d，上板有一小孔，孔上方h高处有一质量为m、电荷量为q的液滴自由下落，要使液滴不落到下板上，则两板间的电势差多大？
q
h
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
l
d
+
-
-
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-
-
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-
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+
+
+
+
+
+
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U
v0
q、m
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
l
d
+
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+
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+
+
U
v0
q、m
F
+
v
v0
vy
y
θ
偏转角
侧移
二、带电粒子的偏转
1、受力分析：
电子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d
2、运动分析:
电子作类平抛运动。
U
L
+
+
+
+
+
+
-
-
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-
Y
d
Y′
v0
F
V
如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板长为L，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电子（质量为m）从极板中央以水平速度v0射入电场。求电子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ
(不计粒子的重力)
粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动
结论：
带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题
粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动
解:电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动.
加速度
所以偏移距离
所以偏移角度
水平方向做匀速直线运动
巩固2、一束带电粒子垂直电场线方向进入偏转电场，讨论在以下情况中，粒子应具备什么条件，才能得到相同的偏转距离和偏转角.（U、d、L不变）
1.初速度相同；
2.初动能相同；
3.先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场。
１、构造
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
（1）电子枪：发射并加速电子
（2）偏转电极：YY′使电子束竖直偏转；XX′使电子束水平偏转
（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
三、示波管的原理
2、原理
（１）ＹＹ′的作用：被电子枪加速后在ＹＹ′的电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：
若信号电压
则
如果在XX’
之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？
Y
Y’
X’
y′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
X
示波器图象
UX
t
扫描电压
（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在ＸＸ′上的电压而变化，若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－－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
Y
Y’
X’
X
如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？
X
Y
O
A
B
C
D
E
F
A
B
C
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E
F
A
B
O
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t1
D
E
F
t2
如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象
X
Y
Y’
X’
UX
t
示波器图象
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
作业
1、P39
问题与练习1、4、5
2、总结带电粒子在匀强电场中的运动性质（不计重力）