精编高二物理课堂教学课件选修3-1第一章第九节1-9.ppt

一、知识与技能 掌握带电粒子的加速和偏转规律，知道示波管的主要结构和工作原理。 二、过程与方法 综合应用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的运动。,三、情感、态度和价值观 培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。,1带电粒子及受力特点：电子、质子、粒子、离子等带电粒子在电场中受到的静电力_重力，通常情况下，重力可以_。 2若带电粒子的初速度为零，经过电势差为U的电场加速后，由qU_，可得其速度v0_。,3带电粒子的偏转 当带电粒子以初速度v0垂直于电场线的方向进入场强为U的匀强电场中，则： (1)受力特点：电场力大小_，且方向与初速度v0的方向_。 (2)运动特点：做_运动，与力学中的_类似，故称为_。因此要分别从_方向和_方向相结合研究该运动。,4示波器是用来观察_变化情况的仪器，它的核心部件是_，它由_、_和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用是产生高速飞行的_，然后进入匀强电场中发生偏转。,答案： 1远大于 忽略 2.mv 3(1)不变 垂直 (2)曲线 平抛运动 类平抛运动 平行于电场线 垂直于电场线 4电信号随时间 示波管 电子枪 偏转电极 一束电子,知识点1 带电粒子的加速 1带电粒子的分类 (1)基本粒子 如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。 (2)带电微粒 如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。,说明：(1)牛顿运动定律适用于匀强电场对带电粒子的加速，动能定理适用于任何电场对带电粒子的加速。 (2)选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错。,【例1】如图191所示，在真空室中有两个水平的金属板，板间的距离为h。有一质量为m的小油滴，带电量为q，自上极板的下表面处由静止开始自由下落，当它运动到两极板间距离的中点时，给两极板加电压U，使电荷受到向上的力。当电压等于多大，才能使小油滴在刚好接近下极板时，开始向上运动？,图191,【思维点悟】电场中的直线运动可以用运动学的速度、位移公式或推论。本题可以首选v22ax；因为题设情景中只有位移和速度而没有时间。,知识点2 带电粒子在电场中的偏转(仅限于匀强电场) 1运动状态分析：带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90角的电场力做类平抛物体运动(是一种匀变速曲线运动)。 2偏转问题的处理方法(类平抛物体运动分析法)：运用运动的合成与分解知识分析处理。 (1)沿初速度方向做匀速直线运动 (2)沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,图192,【例2】一束电子流在经U5 000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图193所示，若两板间距d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？,图193,【思维点悟】求解此题应注意以下三点： (1)离开加速电场时的速度即为进入偏转电场的速度。 (2)电子在偏转电场中的运动时间可根据沿平行板方向的运动求出。 (3)电子能从板间飞出的条件是偏移距离y。,知识点3 示波管的原理 示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，其核心部分是示波管，如图194所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。加在偏转电极YY上的电压是所要研究的信号电压，如果信号电压是周期性的，且周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。,【例3】示波管的主要结构由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。在电子枪中，电子由阴极K发射出来后经加速电场加速，然后通过两对相互垂直的偏转电极形成的电场，发生偏转。其示意图如图195(图中只给出一对YY方向偏转的电极)所示。已知：电子质量为m，电荷量为e，两个偏转电极间的距离为d，偏转电极右侧边缘到荧光屏的距离为L，没有加偏转电压时，电子从阴极射出后，沿中心线打到荧光屏上的O点时动能是E0。设电子从阴极发射出来时的初速度可以忽略，偏转电场只存在于两个偏转电极之间，求：,图195,(1)电子枪中的加速电压U是多少？ (2)如果YY方向的偏转电极加的偏转电压是Uy，电子打到荧光屏上P点时的动能为Et。求电子离开偏转电场时，距中心线的距离sy。,【思维点悟】本题对电子技术中常用的示波管的工作原理进行分析和计算，与实际结合紧密，题目看似复杂繁琐，但用功与能的关系，结合运动合成与分解的基本知识解题，就显得简捷方便，体现了考试大纲中以能力立意的要求。,1带电粒子的重力是否考虑 在分析带电粒子在电场中的受力情况时，经常会遇到是否考虑带电粒子的重力的问题，这时应具体情况具体分析，只有当带电粒子的重力远小于电场力时，重力才可以忽略不计，具体可分为以下三种情况： (1)对于电子、质子及各种物质的粒子等微观粒子，由于其重力远小于电场力，故都不考虑重力。,(2)对带电液滴及带电尘埃等，由题中所给数据，先估算出重力和电场力的值，若数量级相差很大，即重力比电场力小得多时，可不考虑重力。 (3)对于带电小球等，一般其质量较大，重力不能忽略。,【例4】如图196所示，水平放置的A、B两平行板相距为h，上板A带正电，现有质量为m、电荷量为q的小球在B板下方距离为H处，以速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打在A板，A、B间电势差UAB应为多大？,图196,2对带电粒子偏转的拓展理解质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿垂直于电场的方向，进入长为l、间距为d、电压为U的平行金属板间的匀强电场中，粒子将做匀变速曲线运动，如图197所示。,图197,由此可知：不同的带电粒子，经同一电场加速后，又进入同一偏转电场，它们的运动轨迹必重合。,【例5】如图198所示是一个说明示波管工作的原理图，电子经加速电场(加速电压为U1)加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量是h，两平行板间距为d，电压为U2，板长为l，为了增加偏转量h，可采取下列哪种方法 ( ) A增加U2 B增加U1 C增加l D增加d 【答案】A、C,神秘的示波器 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不到的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。对于电学量，示波器可以方便地检测，对于非电学量，如力、热、光等物理量，可以通过传感器将它们转化为电学量，再通过示波器观察、测量。,示波器的核心部件是示波管：利用电子枪发射并加速电子；利用相互垂直的两个偏转电极加载信号电压和扫描电压；狭窄的高速电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可以产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。懂得了示波管的原理，你就会感到示波器并不那么神秘。,我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是用刻度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与之不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。将输入信号加到Y轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。,通过本实验的学习，可以先了解示波器的面板上各种旋钮和开关的名称及作用；初步学会使用示波器观察亮斑并对亮斑进行聚焦、竖直移动、水平移动；观察扫描，并进行调节；观察亮斑在竖直方向上的偏移并进行调节；观察正弦规律变化的电压图线及调试。,实验操作过程中应特别注意： 1荧光屏上光点(扫描线)亮度不可调得过亮，并且不可将光点(或亮线)固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。 2不要频繁开启电源开关，防止冲击电流烧坏灯丝。 3调节各旋钮应慢慢移动，不要过快，以防损坏旋钮。,实验操作过程中常见问题与解答： 1使用示波器观察扫描情况时，发现荧光屏上有一亮点，但看不到水平亮线，可能的原因是： (1)扫描范围旋钮置于“外X”挡。