第9节《带电粒子在电场中的运动》课时1课件

1、. . . . . . 本本节课件综合应用力学和电学知识，在讲解这节内容节课件综合应用力学和电学知识，在讲解这节内容之前复习了相关的知识概念，使学生掌握解题的思路和方之前复习了相关的知识概念，使学生掌握解题的思路和方法，通过对带电粒子在电场中加速、偏转过程的分析，培法，通过对带电粒子在电场中加速、偏转过程的分析，培养学生的分析、推理能力。在教学课件中联系现代科技问养学生的分析、推理能力。在教学课件中联系现代科技问题加以讲解，培养学生综合分析问题的能力，体会物理知题加以讲解，培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。识的实际应用。. . . 1 1了解带电粒子在电场中的运动了解带电粒子

2、在电场中的运动只受电场力，带电粒只受电场力，带电粒子做匀变速运动。子做匀变速运动。2 2重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动运动( (类平抛运动类平抛运动) )。3 3知道示波管的主要构造和工作原理知道示波管的主要构造和工作原理。重点：带电粒子在电场中的加速和偏转重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律规律。难点：带电粒子在电场中的偏转问题及难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用应用。. . . . . . http:/ . . 1. 带电粒子带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？在电场中要受到哪些力的作用？2. 对于像质子对于像质子

3、、电子、离子等带电、电子、离子等带电微粒微粒在电场中运在电场中运动时，我们怎样处理它们的受力？动时，我们怎样处理它们的受力？通常通常要受到要受到重力和电场力重力和电场力 质子质子、电子、离子等、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电带电微粒所受重力一般远小于电场力，场力，重力可以忽略重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。但带电物。重力势能就可以不考虑。但带电物体：如体：如带电小球、液滴、尘埃等带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗。除非有说明或明确的暗示以外，示以外，一般都考虑重力一般都考虑重力。. . . 3. 带电粒子带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有在电场中运动时，电场力

4、对粒子的运动有什么效果？什么效果？ 带电粒子带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，改变粒子的动能改变粒子的动能。4. 带电粒子带电粒子在均强电场中运动时，运动有什么在均强电场中运动时，运动有什么特点？特点？ 带电粒子带电粒子在均强电场中运动时，所在均强电场中运动时，所受电场力是恒力受电场力是恒力, ,产产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的体在重力场中的自由落体和抛体运动自

5、由落体和抛体运动相似相似。. . . 电场电场力力 加速度加速度 电场力的电场力的功功 . . . 一个老旧电视机的影像视频，引起学生对本节课一个老旧电视机的影像视频，引起学生对本节课课堂学习课堂学习的兴趣。的兴趣。http:/ . . 二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速. . . + +_UE+q、m、v0v = ?. . . qUm+_ d1.受受力分析力分析:F F2.运动运动分析分析: 初速度为零，加速度初速度为零，加速度为为a=qU/md的向右匀的向右匀加速直线运动。加速直线运动。解法一运用运动学知识求解解法一运用

6、运动学知识求解2222qUqUvaddmdm2qUvm水平向右的电场水平向右的电场力力F Eq = qU/d. . . qUm+_ d1.受受力分析力分析:F F2.运动运动分析分析: 初速度为零，加速度初速度为零，加速度为为a=qU/md的向右匀的向右匀加速直线运动。加速直线运动。21=2Wq Um v总水平向右的电场水平向右的电场力力F Eq = qU/d2 q Uvm解法二解法二运用能量知识运用能量知识求解求解. . . 如如两极板间不是匀强电场该用何种两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？方法求解？为什么？ 由于由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也电场力做功与场强是否

7、匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法无关，第二种方法仍仍适用。适用。 若若粒子的初速度为粒子的初速度为零零 , 则则:qUmv221 若若粒子的初速度不为粒子的初速度不为零零 , 则则:qUmvmv2202121. . . http:/ . . 例例1. 炽热的金属丝可以发射电子。两边炽热的金属丝可以发射电子。两边加以电压加以电压 U = 2500 V，电子初速度为，电子初速度为 0，求电子求电子穿出时的穿出时的速度速度。答案：答案：3.0107 m/s. . . 1. 如如图所图所示示 ，M、N 是是在真空中竖直放置的两块平行金在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量属板，质量为为 m、电量

8、、电量为为 +q 的的带电粒子，以极小的初速带电粒子，以极小的初速度由小孔进入度由小孔进入电场电场 ，当，当 M、N 间间电压电压为为 U 时时，粒子，粒子到达到达 N 板板的速度的速度为为 v ，如果要使这个带电粒子如果要使这个带电粒子到达到达 N 板板的速的速度度为为 2v ，则下述方法能满足要求的是（，则下述方法能满足要求的是（ ） A. 使使 M、N 间间电压增加电压增加为为 2U B. 使使 M、N 间间电压增加电压增加为为 4U C. 使使 M、N 间间电压不变，距离减半电压不变，距离减半 D. 使使 M、N 间间电压不变，距离加倍电压不变，距离加倍 MNUd+B. . . 2.

9、如如图所示，图所示，在在 P 板板附近有一电子由静止开始附近有一电子由静止开始向向 Q 板板运动，运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是是( ) A.两板间距越大，加速度越小两板间距越大，加速度越小 B.两板间距离越小，则电子两板间距离越小，则电子到达到达 Q 板板时时的的速度速度就越大就越大 C.电子电子到达到达 Q 板板时的速度与板间距离无关时的速度与板间距离无关，仅仅与加速电压有关与加速电压有关 D.电子的加速度和末速度都与板间距离电子的加速度和末速度都与板间距离无关无关AC . . . 粒子做匀减速直线运动粒子做匀减速直线运动1

10、. 若若带正电粒子带正电粒子以以v 0 从从负板向正板运动负板向正板运动，粒子，粒子运运动动情况如何？情况如何？2. 若若粒子以粒子以初速度初速度 v0 沿沿垂直垂直场强方向进入电场场强方向进入电场，离子离子的运动情况如何？的运动情况如何？. . . +- ldyx x. . . 1. 粒子粒子穿越电场的穿越电场的时间时间 t 为多少？为多少？2. 粒子粒子离开离开电场时的速度电场时的速度 v 多大？多大？ 3. 粒子粒子离开电场时的离开电场时的偏角偏角 多大？多大？ 4. 沿沿垂直于板面方向偏移的垂直于板面方向偏移的距离为多少？距离为多少？5. x 呢呢？. . . mFa mqEmdqU0

11、vlt 212yat2202qUlmv d与粒子与粒子比荷比荷 q/m 成正比成正比与粒子与粒子初速度初速度 v0平方成反比平方成反比与电场的与电场的属性属性 U、l、d 有关有关. . . mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0与粒子与粒子比荷比荷 q/m 成正比成正比与粒子与粒子初速度初速度 v0 平方平方成反比成反比与电场的与电场的属性属性 U、l、d 有关有关0tanyvv20qUlmv d. . . mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0tan2ylx粒子从偏转电场中射出时粒子从偏转电场中射出时, ,其速度反向延长线与初其速度反向延长线与初速度方向交一

12、点速度方向交一点, ,此点平分沿初速度方向的此点平分沿初速度方向的位移。位移。. . . 20tanqUlmv d2202qUlymv d例例2. 质子质子(质量为质量为 m 、电量电量为为 e )和二价氦离子和二价氦离子( 质量质量为为 4 m、电量、电量为为 2 e )以相同的初动以相同的初动能，垂直能，垂直射入同一射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角的正切角的正切之比之比为为 ，侧移之比为，侧移之比为 。2:12:1. . . 一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学

13、角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的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类似平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动. . . 1. 如如图，电子在电势差图，电子在电势差为为 U1 的的加速电场加速电场中，由中，由静止开始加静止开始加速，然后射入电势差速，然后射入电势差为为 U2 的的两块平行极板间的电场中，入射两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满方向跟极板平行。整个装置处在真

14、空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转使电子的偏转角角 变变大的是大的是 A. U1 变变大、大、U2 变变大大 B. U1 变变小、小、U2 变变大大 C. U1 变变大、大、U2 变变小小 D. U1 变变小、小、U2 变变小小. . . 21012qUmv2012mvqU220taneU lmv d解析：对解析：对加速过程由动能定理：加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式：对偏转过程由偏转角正切公式：212U lU d2214U lyU d答案：答案：B . . . 2. 如如图所示，有一电子图所示，有一电子(电量电量为为 e、质量、质量为为 m ) 经电压经电压 U0加加速后，沿平行金属速后，沿平行金属板板 A、B 中心线中心线进入两板，进入两板，A、B 板板间距间距为为 d、长度、长度为为 L， A、B 板板间电压间电压为为 U，屏屏 CD 足够足