人教版高二物理选修3-1第一章第九节：带电粒子在电场中的运动20张PPT

(共20张PPT)
第一章
静电场
第九节
带电粒子在电场中的运动
情境导入
问题导入
Q
：带电粒子在电场中时，会受到哪些力的作用？
若带电粒子的质量很小，如电子、质子等，则万有引力（重力）远小于电场力
万有引力（重力）可忽略，粒子仅受电场力
即可利用电场来改变或控制带电粒子的运动
质疑互动
带电粒子的运动：
带电粒子的加速
带电粒子的偏转
直线运动
曲线运动
什么情况下带电粒子在匀强电场中做变速直线运动？
什么情况下带电粒子在匀强电场中做变速曲线运动？
带电粒子初速度方向与电场力方向共线时，在匀强电场中做变速直线运动。
带电粒子初速度方向与电场力方向不共线时，在匀强电场中做变速曲线运动。
最简单
初速度方向与电场力方向同向
初速度方向与电场力方向垂直
质疑互动
1.带电粒子在电场中的加速
在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质量为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，计算它到达负极板时的速度。
U
+
-
E
分析1：平行金属板之间存在什么样的电场？
分析2：带电粒子在该电场中做什么运动？
分析3：在匀加速直线运动中如何求解末速度？
分析1：平行金属板之间存在匀强电场。
分析2：带电粒子在该电场中做匀加速直线运动
分析3：利用匀变速直线运动规律或动能定理求解
F
质疑互动
1.带电粒子在电场中的加速
在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质量为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，计算它到达负极板时的速度。
U
+
-
E
分析4：若使用运动学与动力学知识求解需哪些条件？
F
所需条件：
带电粒子电荷量q
带电粒子质量m
（或带电粒子的比荷）
平行金属板两端电压U
质疑互动
1.带电粒子在电场中的加速
在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质量为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，计算它到达负极板时的速度。
U
+
-
E
分析5：若使用功能关系知识求解需哪些条件？
F
所需条件：
带电粒子电荷量q
带电粒子质量m
（或带电粒子的比荷）
平行金属板两端电压U
质疑互动
2.带电粒子在电场中的偏转
在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场。（不计重力）
U
+
-
E
F
v0
分析1：带电粒子在该电场中做什么运动？
分析1：带电粒子在该电场中做类平抛运动。
分析2：为什么带电粒子在该电场中做类平抛运动？
分析2：因为带电粒子的初速度方向与电场力方向垂直，且在平行金属板中存在匀强电场，此时带电粒子所受电场力为恒力。
质疑互动
2.带电粒子在电场中的偏转
在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间电势差为U，。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场。
（不计重力）
U
+
-
E
F
v0
带电粒子在该电场中做类平抛运动
初速度为v0
,合外力为qE
α
β
例题
如图所示两个相同极板Y与Y’的长度为l，极板间距为d，极板间电压为U，一电子沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场中。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时的速度v的方向。
U
+
-
E
F
v0
解：由受力分析可知，
电子在极板间仅受电场力
电子在极板间做类平抛运动
可得：
电子在水平方向做匀速直线运动，
在竖直方向做匀加速直线运动
设速度方向与水平方向的夹角为θ
vx
vy
v
生成展示
示波器：一种电子仪器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。
生成展示
示波管：示波器的核心部件。
由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，管内抽成真空。
电子枪：产生高速飞行的一束电子。
偏转电极：XX’、YY
’
。使电子发生偏转。
荧光屏：电子打在荧光屏上，产生一个亮斑。
例题
如图所示两个相同极板Y与Y’的长度为l，极板间距为d，极板间电压为U，一电子沿平行于板面的方向以初速度v0射入电场中。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y。
U
+
-
E
F
v0
解：由受力分析可知，
电子在极板间仅受电场力
电子在极板间做类平抛运动
可得：
电子在水平方向做匀速直线运动，
在竖直方向做匀加速直线运动
可得：
生成展示
偏转电极YY’可以导致电子在竖直方向发生偏转
偏转电极XX’可以导致电子在水平方向发生偏转
根据电子在水平方向与竖直方向的偏转可以确定电子打在荧光屏上的位置。
质疑互动
偏转电极YY’可以导致电子在竖直方向发生偏转
偏转电极XX’可以导致电子在水平方向发生偏转
根据电子在水平方向与竖直方向的偏转可以确定电子打在荧光屏上的位置。
1.如果电极XX’之间不加电压，在YY’之间加不变的电压，使Y的电势比Y’高，电子束运动过程中受哪个方向的力，电子将打在荧光屏什么位置？
质疑互动
偏转电极YY’可以导致电子在竖直方向发生偏转
偏转电极XX’可以导致电子在水平方向发生偏转
根据电子在水平方向与竖直方向的偏转可以确定电子打在荧光屏上的位置。
2.如果电极YY’之间不加电压，在XX’之间加不变的电压，使X的电势比X’高，电子束运动过程中受哪个方向的力，电子将打在荧光屏什么位置？
质疑互动
3.如果电极XX’之间不加电压，在YY’之间加如图所示电压，电子将打在荧光屏什么位置？
UY
t
Y
X
Y’
X’
t1
t2
质疑互动
4.如果电极XX’之间加不变的电压，在YY’之间加如图所示电压，电子将打在荧光屏什么位置？
UY
t
Y
X
Y’
X’
t1
t2
质疑互动
5.如果电极XX’之间加如图所示的电压，在YY’之间加如图所示电压，电子将打在荧光屏什么位置？
UY
t
Y
X
Y’
X’
UX
t
t1
t2
t2
t1
生成展示
如果信号电压是周期性的，且与扫描电压的周期相同，即可得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像了。
偏转电极YY’上加的是待显示的信号电压。
偏转电极XX’通常接入的是仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压。
不妨一起来看一个动画模拟！