公开课《带电粒子在电场中的运动》

1、第九节：带电粒子在电场中的运动第九节：带电粒子在电场中的运动QJJRQJJR情景引入情景引入 火爆的电视剧让你深深的沉迷在其中，你火爆的电视剧让你深深的沉迷在其中，你的心情随情节而起伏，从我们物理学的角度，的心情随情节而起伏，从我们物理学的角度，我想问你，你了解电视机的工作原理吗？电视我想问你，你了解电视机的工作原理吗？电视机是如何工作的，在电子技术中，示波器能简机是如何工作的，在电子技术中，示波器能简单的反映这一原理，就让我们从电子在电场中单的反映这一原理，就让我们从电子在电场中的运动说起吧！的运动说起吧！SWMB三维目标设计三维目标设计 能够从受力和能量转换的角度分析带电粒子能够从受力和能

2、量转换的角度分析带电粒子在电场中的运动，培养用运动分解的方法来研究在电场中的运动，培养用运动分解的方法来研究问题的能力，进而了通过示波器的研究了解电视问题的能力，进而了通过示波器的研究了解电视机的工作原理，渗透物理学方法的教育：运用理机的工作原理，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，认识想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，认识哲学的方法美。哲学的方法美。KDFXKDFX考点分析考点分析1 1、带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的加速（II）2 2、带电粒子在电场是匀强电场中的偏转（带电粒子在电场是匀强电场中的偏转（II）3 3、示波器（、示波器（I I）1

3、 1、带电粒子，如电子，质子，正负离子等。这些粒、带电粒子，如电子，质子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比子所受重力和电场力相比 ，除非有说明或，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。明确的暗示以外，一般都不考虑重力。 ( (但并不能忽但并不能忽略质量）。略质量）。2 2、带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是：、带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是： 和和 。 ZZYXZZYX自主研习自主研习一：带电粒子一：带电粒子小得多小得多加速加速偏转偏转2 2、带电微粒，如液滴、油滴、尘埃、小球等，处理、带电微粒，如液滴、油滴、尘埃、小球等，处理问题时重力不能忽略。问题时重力不能

4、忽略。1 1、处理带电粒子在电场中的加速运动的问题的方法、处理带电粒子在电场中的加速运动的问题的方法一般是一般是 和和 。二：带电粒子的加速和偏转二：带电粒子的加速和偏转牛顿第二定律牛顿第二定律动能定理动能定理2、带电粒子以初速度垂、带电粒子以初速度垂直于电场方向飞入直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个匀强电场的问题就是一个 的问题。的问题。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 ， 粒子在与电场平行的方向做粒子在与电场平行的方向做。类平抛运动类平抛运动匀速直线运动匀速直线运动初速为零的匀加速运动初速为零的匀加速运动三、示波器的原理三、示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察

5、示波器作用：是一种用来观察 随时随时间变化的电子仪器。间变化的电子仪器。2.它的核心部件是示波管它的核心部件是示波管: 、 和和 组成，管内抽成真空。组成，管内抽成真空。3、示波管的基本原理：电子在加速电场中、示波管的基本原理：电子在加速电场中被被 ，电子在偏转电场中被，电子在偏转电场中被 。 电信号电信号电子枪电子枪 偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏加速加速偏转偏转+ +_UUE加速加速匀速匀速匀速匀速+qmV0V=?一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速1. 带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速用牛顿运动定律分析用牛顿运动定律分析用动能定理分析用动能定理分析00v?tvUE1（加速电压）

6、（加速电压）YTTJYTTJ要点探究要点探究qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d1 1、受力分析、受力分析: : 水平向右的电场力水平向右的电场力 F FqE=qU/dqE=qU/dF F2 2、运动分析、运动分析: :初速度为零，加速度初速度为零，加速度为为a=qU/md的向右的向右匀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运动学知识求解mqUdmdqUadv2222mqUv2解法二运用动能定理知识求解解法二运用动能定理知识求解mqUvmvqU2212粒子加速后的速度只与加速电压有关粒子加速后的速度只与加速电压有关 ld+- - - - - - - - - -

7、 - - - + + + + + + + + + Uv0q、m二二. 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 ld+- - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移二二. 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移量试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角和偏转角1. 1.受力分析：粒子受到竖直向受力分析：粒子受到竖直向下的静电力下的静电力F F qE qE = = qU/dqU/d。2 2. .运动规律分析运动规律分析: :作作类平抛类平抛运动运动。x x方向

8、：方向：匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向：方向：加速度为加速度为 的的匀匀加速直线加速直线运动运动。mdqUa v v v v0 0vy 3. 3. x方向方向 L4. 4. y方向方向 xvyvy5 5、离开电场时的偏转角的、离开电场时的偏转角的正切：正切：tv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvytan v v0 0v v+ y yvy F F- -v0Y dUY Y q L L L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体+-v vv v0 0v vy y+_U1U

9、2v v0 0-qmyOJSFX即时分析即时分析解：由动能定理，得解：由动能定理，得meUvmveU2212代入数值得：代入数值得：v=3.0107m/sy20221vLmdqUtan200mdvqULvvy=0.36cm 8 . 61、有一束正离子，以相同的速率从同一位置进入、有一束正离子，以相同的速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有粒子的运带电平行板电容器的匀强电场中，所有粒子的运动轨迹一样，说明所有离子（动轨迹一样，说明所有离子（ ）A、有相同的质量、有相同的质量B、有相同的电荷量、有相同的电荷量C、有相同的比荷、有相同的比荷D、属于同一元素的同位素、属于同一元素的同位素

10、KTLXKTLX课堂练习课堂练习1 1C CdmvqUly2022 2 2、如图所示，、如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的两块是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为平行金属板，质量为mm、电量为、电量为+q+q的质子，以极的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当小的初速度由小孔进入电场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子到达时，粒子到达N N板的速度为板的速度为v，如果要使这个带，如果要使这个带电粒子到达电粒子到达N N板的速度为板的速度为2 2v ，则下述方法能满足，则下述方法能满足要求的是（要求的是（ ）A A、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为2U 2U B

11、 B、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为4U 4U C C、使、使MM、N N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 DD、使、使MM、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 MMN NU Ud d+mqUv2v与与电压平方电压平方根根成正比成正比BKTLXKTLX课堂练习课堂练习2 23 3、如图，电子在电势差为、如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为开始加速，然后射入电势差为U U2 2的两块平行极板的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

12、略。在满足电子能射出平行板区真空中，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，一定能使电子的偏转的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角角 变大的是变大的是 A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 DD、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小KTLXKTLX课堂练习课堂练习3 320121mvqU 1202qUmvdmvleU202tan析与解析与解对加速过程由动能定理：对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：dUlU122与粒子的与粒子的电量电量q q、质量质量mm无关无关dUlUy1224 dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lxSKTSKT思考题思考题课堂小结：课堂小结：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mqUvmvqU2212y20221vLmdqU200mdvqULvvytan三