《带电粒子在匀强电场中的运动ww》课件.ppt

带电粒子在匀强电场中的运动,武汉市武钢十六中朱广林,【学习目标】,2.探究示波管的工作原理。,通过实例分析，探究带电粒子在电场中的加速、偏转、匀速直线运动的规律。,带电粒子在匀强电场中的运动,【探究1】带电粒子在电场中从静止开始加速，从一个极板到达另一个极板时的速度如何计算？(不计重力),【例】电子的质量为9.110-31kg，电量为1.610-19C，在电场中从静止开始，经180电压加速后，试估算电子的速度为多大？,分析：根据动能定理：,解：,810/,为何电子经过区区伏电压加速，速度即达到八百万米每秒之巨？,【思考】,电子的比荷(/)太大。,v,y,v,x,，,U,偏转电极,0,v,v,x,o,【探究2】带电粒子以0初速度垂直电场方向进入偏转电场,从另一端穿出。粒子在电场中作何运动?其偏转距离y和偏转角的正切值tan如何计算？与U有何关系？,粒子作类平抛运动，可分解为沿x方向的匀速直线运动和沿y方向的匀加速直线运动。,y,【分析】,0.04/8105109,若4，810/，则电子穿过偏转电极间的时间为多少？,又由牛顿第二定律和场强公式得：E/u/,1/（2108），,/,【思考】,这样短的时间意味着什么？,U,U,电子在一瞬间就通过了偏转电场。,即二亿分之一秒！,【探究3】带电粒子以t速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动？在荧光屏上的偏转距离y如何计算？y与U有何关系？,v,y,v,x,y,偏转电极,荧光屏,0,v,v,x,L,o,1,【分析】,粒子离开偏转电场后，由于不受力的作用，作匀速直线运动。,y,1,Lt,y1,由得：,U,【偏转规律】若带电粒子以一定的初速度垂直场强方向进入偏转电场，则粒子打在荧光屏上的偏移量y与偏转电压Uy成正比，即yUy,【实验演示】调节带电粒子的偏转电压，其轨迹发生变化，打在屏幕上的位置也随之变化。,【示波管】因此，通过改变偏转电压，就可以改变带电粒子到达荧光屏上的位置，从而控制电子的运动。利用此原理，人们制成了示波管。,【Flash动画】演示示波管的结构。,【探究】探究示波管的工作原理。,t,【猜想1】若在竖直方向加上恒定不变的电压，则电子打在荧光屏上的位置有何特征？（规定上极板带正电荷时Uy为正）,U,t,U2,【猜想2】若在竖直方向加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,【实验演示】使带电粒子的偏转电压反向，观察其轨迹。,t,【猜想3】若在竖直方向加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,U,【实验演示】用信号源给示波器y方向输入方波信号，观察示波器波形。调节方波频率，观察波形的闪烁情况，并做出解释。,t,【猜想4】若在水平方向加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,Ux,【实验演示】用信号源给示波器x方向输入方波信号，观察示波器波形。,/,【猜想5】若在水平方向加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？(设5109),Ux,0.02,【分析】5109，T=10，,T，,可以认为在带电粒子穿过偏转电场的过程中，偏转电压是不变的。,【实验演示】用信号源给示波器x方向输入锯齿波信号，观察示波器波形。,这个过程叫扫描。,t,【猜想6】若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,Ux,t,Uy,【实验演示】用信号源给示波器y方向输入锯齿波信号，并利用示波器内部的扫描电压，观察示波器波形。,【几何画板演示】,t,【猜想7】若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,Ux,t,UyUmsint,T,T,【实验演示】用信号源给示波器y方向输入正弦波信号，并利用示波器内部的扫描电压，观察示波器波形。,几何画板动态演示,3DMAX动态演示,【小结】本节课通过带电粒子在电场中的加速、偏转和匀速直线运