选修3-1静电场19带电粒子在电场中的运动

1、2022-5-61选修3-1静电场1.9带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的运动运动2022-5-62教 学 目 标一知识 与 技能1掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律； 2 理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析； 3 了解加速和偏转在实际中的应用。二过程 与 方法1掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法； 2 让学生通过讨论和思考得出知识，用动画加强直观，注重知识的建构过程；三情感 态度 价值观1了解加速和偏转在实际中的应用，培养应用知识的意识，激发学习兴趣； 2 介绍我国的正负电子对撞机，培养为祖国富强而学习的理想； 3 在讨论中培养合作精神。 2022-5

2、-63v重点 ：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法 v难点 ：对电场对粒子加速的规律的理解； v偏转问题的分析方法。 2022-5-64引出课题 v教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？ v如何控制带电粒子的运动？ v用电场来改变和控制带电粒子的运动。 2022-5-651带电粒子在电场中的运，如图电场中的一个带正电的粒子会做什么样的运动呢？ 带电粒子：如电子、质子、原子核等 一般地，重力 电场力，重力可忽略不计。 一般地，带电粒子在电场中的运动遵守力学规律，以前所学运变速运动的运动学公式、牛二定律、动能定理等都可以用来分析物体的运动。 物体的运动性质由 F 合 和 V 0 共同决定。20

3、22-5-66V V1 1V V2 2U+-V V1 11、电荷受力分析、电荷受力分析2、运动状态分析、运动状态分析3、功能关系分析、功能关系分析一带电粒子在电场中的直线运动2022-5-67 两块平行正对的金属板 A 、 B ，相距为 d ，带有等量异号电荷，电压为 U ，场强为 E ，如图所示。一质量为 m ，电荷为 q 的带正电的粒子从 A 板处由静止开始运动，求其到达 B 板的速度是多大？ 2022-5-68v习题1：用电压为6.510 7 V的电子加速器给电子加速后，求电子的动能和速度分别为多大？已知电子的质量为m e 0.9110 30 Kg，电子电荷e1.610 19 C，电子的

4、初速度忽略不计。 JqUEK117191004. 1105 . 6106 . 131111091. 01004. 122mEVK在高速情况下动能定理仍然成立，但速度要用相对论来计算。实际上，其速度为光速的 0.999 999 996 9 倍。 2022-5-69v例1、下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒子速度最大 （ ）A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子v例例2、如图如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为量为m电量为电量为-q的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场，由小孔进入电场，当当M、N间电

5、压为间电压为U时，粒子刚好能到达时，粒子刚好能到达N板；如果要使这个板；如果要使这个带电粒子能够到达带电粒子能够到达M、N两板间距的两板间距的1/2处返回，则下述方法处返回，则下述方法能满足要求的是：（能满足要求的是：（ ）A、使初速度减半、使初速度减半B、使、使M、N间电压加倍；间电压加倍；C、使、使M、N间电压提高间电压提高4倍；倍；D、使初速度和、使初速度和M、N间的电压都加倍间的电压都加倍A UM NB2022-5-610v以电子枪为例，指出在非匀强场中匀变速运动公式无法应用，但动能定理 既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。 2022-5-611演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关

6、。 v第一步：解释电路；如图 v第二步：如果电压变化，则 v 变； v第三步：如果电压不变， 减小板间距 d ，则 v 也不变。 2022-5-612二加速器 v带电粒子的加速与电压直接相关，人们用这个理论来指导粒子加速器的研究 v问题：怎样用较低电压得到较大速度？v多次加速的思想和规律： 2022-5-613v介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视机、电脑显示器v欧洲大型强子对撞机（）日实施总能量达万亿电子伏特的质子束流对撞成功，意味着人类在探索宇宙的奥秘方面又迈进重要一步。据中国科学院高能物理所所长陈和生介绍，中国在这项研究中作出了重要贡献。 v是世界上最大的大型强子

7、对撞机，位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下米深处的环形隧道内，隧道总长约公里，隧道内安放了四个探测器，即紧凑缪子线圈（）、超环面仪器（）、底夸克探测器（）和大型离子对撞机（）。中国参与了所有四个探测器的建造和实验。 对撞机2022-5-614三带电粒子在匀强电场中的偏转 v电视机加速出来的电子不能打在一个点上，如何让它按我们的要求打到不同的地方？能否用电场实现电荷的偏转呢？v如图，带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场， 将会发生偏转， 做一个抛物线运动。 2022-5-615 d+- lv v0 0d-qv vv v0 0v vyl l/ /2 2 4 52022-5-616v1 。

8、运动性质：类平抛运动v 2 。运动规律：v 2022-5-617v如果带电粒子从由静止经过一个电压为 U 1 电场加速后进入一个偏转电场，偏转电压为 U 2 ，则其飞出电场时的侧移距离为多少？设粒子电量为 q ，质量为 m ，偏转极板长 l ，板间距为 d 。 v根据： v侧移距离与电荷的电量、质量无关。 2022-5-618v如果电压不断变化，则偏转距离不断变化。 v反过来，从偏转距离的变化可以反映两板间电压的变化。 v可以据此来检测一个电压信号，如心电图。 2022-5-619例例3、一个初动能为一个初动能为EK的带电粒子以速度的带电粒子以速度V垂直电场线方向飞入平行板电容器，飞垂直电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为出电容器时动能为2EK，若这个带电粒子，若这个带电粒子的入射初速度为原来的的入射初速度为原来的2倍，则该粒子飞倍，则该粒子飞出电容器时的动能应为（出电容器时的动能应为（ ）A、4EK； B、4.25EK; C、4.5EK D、8EKB2022-5-620例例4、如图所示，从灯丝发射的电子经电压为如图所示，从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后，进入偏转电场的加速电场加速后，进入偏转电场U2，若要使电，若要使电子在电场中的偏转量增大为原来的子在电场中的偏转量增大为原来的2倍，可供选用倍，可供选用的方法是（的方