36示波器的奥秘

1、第六节：示波器的奥秘第六节：示波器的奥秘示波器并不神秘示波器并不神秘. .它的基它的基本原理是带电粒子在电场本原理是带电粒子在电场力的作用下加速和偏转力的作用下加速和偏转教学目标教学目标 知识与能力：知识与能力：1了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒子做匀变速运动。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运动(类平抛运动)。3知道示波管的主要构造和工作原理。4渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。5培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。教学重点教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点教学难点: 带电粒子在电场中

2、的偏转问题及应用。用。例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?+ + + + + + +- - - - - - -Eqmg分析：带电粒子处于静止状态，F0，Eq=mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。+ +_U带电粒子的加速带电粒子的加速UE加速加速匀速匀速匀速匀速+qmV0V=?带电粒子的加速带电粒子的加速带电粒子在匀强电场中加速带电粒子在匀强电场中加速F法法2 2：根据动能定理：根据动能定理W=qU=mv2/2得得: :V0=0m,qU已知已知m m、q q、U U、V V0 0=0=0如何求带电如何求带电粒子的

3、末速度粒子的末速度? ?法法1 1：根据牛顿第二定律与：根据牛顿第二定律与运动学公式运动学公式dmqUmFaadv2022带电粒子的加速带电粒子的加速课本的讨论与交流课本的讨论与交流P21P21对于非匀强电场中对于非匀强电场中, ,能否用能否用qUqU=mv=mv2 2/2/2来求来求带电粒子的运动速度带电粒子的运动速度? ?+m,qV0=0U练习：两个电荷的电量之比练习：两个电荷的电量之比q q1 1：q q2 2=1=1：2 2，质量之比质量之比mm1 1：mm2 2=2=2：1 1，都只受电场力，都只受电场力，在电场中某点在电场中某点A A都都由静止释放由静止释放，运动到，运动到B B点

4、，求运动到点，求运动到B B点的点的速度大小之比。速度大小之比。BA答案：答案：v v1 1：v v2 2=1=1：2 2带电粒子的偏转带电粒子的偏转1.带电粒子在带电粒子在水平水平方向的方向的受受力力及及初速初速如何如何?V0m,qUL2.带电粒子在带电粒子在竖直竖直方向的方向的受受力力及及初速初速如何如何?3.带电粒子在带电粒子在水平及竖直水平及竖直方向的分运动情况如何方向的分运动情况如何?合运动又怎样合运动又怎样? ?加速度加速度又如何？又如何？FdUqqEFA.A.如果带电粒子如果带电粒子只受电场力只受电场力B.B.初速方向初速方向与与匀强电场方向垂直匀强电场方向垂直类平抛运动类平抛运

5、动! !带电粒子的偏转带电粒子的偏转V0m,qULF带电粒子在带电粒子在初速初速方向做方向做匀速直线运动匀速直线运动，在，在垂直垂直初速方向初速方向做初速为零的做初速为零的匀加速运动匀加速运动，合运动为，合运动为类平抛运动类平抛运动。带电粒子在匀强电带电粒子在匀强电场中的偏转为场中的偏转为匀变匀变速曲线运动速曲线运动带电粒子的偏转带电粒子的偏转V0m,qULF1.1.若知两板长度为若知两板长度为L L及电及电荷初速荷初速V V0 0, ,则则电荷穿越电电荷穿越电场的时间场的时间t=_t=_2.2. 电荷穿越电场在电荷穿越电场在竖直竖直方向的位移方向的位移y y=_=_3.3. 电荷穿越电场时电

6、荷穿越电场时在竖直方向的分速度在竖直方向的分速度VyVy=_=_4.4. 电荷穿越电场时电荷穿越电场时合速度与水平方向的夹角合速度与水平方向的夹角tantan=_=_y如图所示，电子以速度如图所示，电子以速度V0沿垂直于电场线沿垂直于电场线的方向，飞入偏转板间的匀强电场，然后的方向，飞入偏转板间的匀强电场，然后离开电场，电子离开电场时偏离原方向的离开电场，电子离开电场时偏离原方向的距离为距离为h，两平行板间的距离是，两平行板间的距离是d，电势差，电势差是是U，板长是，板长是L，如果电子的入射速度增加，如果电子的入射速度增加到到2V0，则偏离原来方向的距离为，则偏离原来方向的距离为A.4h B.

7、 h/2 C.2h D. h/4V0m,qLhD如图所示，电子以速度如图所示，电子以速度V0沿垂直于电场线的方向，沿垂直于电场线的方向，飞入偏转板间的匀强电场，然后离开电场，电子飞入偏转板间的匀强电场，然后离开电场，电子离开电场时速度与原方向的夹角为离开电场时速度与原方向的夹角为450，两平行板，两平行板间的距离是间的距离是d，电势差是，电势差是U，板长是，板长是L，如果电子，如果电子的入射速度增加到的入射速度增加到2V0，其它条件不变，其它条件不变,则电子离则电子离开电场时速度与原方向的夹角为多少开电场时速度与原方向的夹角为多少?V0m,qLtantan=1/4=1/4=45=450 0电子

8、枪电子枪荧光屏荧光屏偏转电极偏转电极+ +- -X XX X、y y、y yX XX X、y y、y y亮斑亮斑如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX、YYYY上上不加电压，电子如何运动？不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX上不加电压，偏转电极上不加电压，偏转电极YYYY上加电压上加电压电子又如何运动？电子又如何运动？三、示波管构造三、示波管构造示波管的用途示波管的用途 可用来观察电信号随时间变化可用来观察电信号随时间变化的情况，如振动、光、温度等的变的情况，如振动、光、温度等的变化可以通过传感器转化成电信号的化可以通过传感器转化成电信号的变化，然后再用示波器来研究。变化

9、，然后再用示波器来研究。那么示波管的工作原理是怎样的呢？那么示波管的工作原理是怎样的呢？ 它的工作原理是：带电粒子它的工作原理是：带电粒子在电场在电场 中的加速和偏转的问题。中的加速和偏转的问题。小结小结两类题目的分析处理方法：两类题目的分析处理方法：一、粒子运动方向与电场力方向在同一直线上时，一、粒子运动方向与电场力方向在同一直线上时，利用：利用：动能定理动能定理 和电场力做功。电场力做功。二、带电粒子以速度二、带电粒子以速度 垂直于电场线方向飞入匀垂直于电场线方向飞入匀强电场强电场 时，类似于时，类似于平抛运动平抛运动的分析处理，应用运的分析处理，应用运动的合成和分解的知识求解。动的合成和

10、分解的知识求解。ov222121初末合mvmvWUqW合)1.(ovlt )2.(dmeUmFa)3.(212aty )4.(tanooyvatvv 是否考虑带电粒子或物体的重力要根据具体情况是否考虑带电粒子或物体的重力要根据具体情况而定，一般说来：而定，一般说来： （1 1）基本粒子：如电子、质子、）基本粒子：如电子、质子、 粒子、离子粒子、离子等等带电粒子带电粒子除有除有说明或有明确的说明或有明确的暗示以外暗示以外，一般，一般都不考虑重力（但并都不考虑重力（但并不不忽略质量忽略质量）。）。 （2 2）带电颗粒：如液谪、油滴、尘埃、小球、）带电颗粒：如液谪、油滴、尘埃、小球、微粒等，微粒等，

11、除有除有说明或有明确的说明或有明确的暗示外暗示外，一般都，一般都不不能忽略重力。能忽略重力。课堂练习 1、一束电子流在经、一束电子流在经 U=5000v的加速电压加速后，的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场 ，如图所示，若两板间距如图所示，若两板间距d=1.0cm，板长，板长L=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最那么，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？多能加多大电压？dLUov1、解解(1)在加速过程，由动能定理得：在加速过程，由动能定理得：) 1.(212omveU )2.(tvlo)

12、3.(dmeUmFa(2)进入偏转电场，电子在平行于板面的方向做匀速运动：进入偏转电场，电子在平行于板面的方向做匀速运动：在垂直于板面的方向做匀加速运动，加速度为：在垂直于板面的方向做匀加速运动，加速度为：侧移：侧移：电子能飞出的条件为电子能飞出的条件为解（解（1）（5）式可得：）式可得：)4.(212aty )5.(2dy VVlUdU400)100.5()100.1(500022222222即要使电子能飞出，所加最大电压为即要使电子能飞出，所加最大电压为400v质子（电量为质子（电量为+e+e，质量为，质量为m m），和），和粒子粒子（电量为（电量为+2e+2e，质量为，质量为4m4m），都只受电场），都只受电场力力，以，以相同初速度相同初速度沿垂直于电场线的方向，沿垂直于电场线的方向，飞入同一匀强电场，然后离开电场，求它飞入同一匀强电场，然后离开电场，求它们离开电场时偏离原方向的距离之比们离开电场时偏离原方向的距离之比V0m,qLyy y1 1：y y2 2=2=2：1 1质子（电量为质子（电量为+e+e，质量为，质量为m m），和）