选修31静电场19带电粒子在电场中的运动概要课件

选修3-1静电场1.9带电粒子在电场中的运动11/1/20221选修3-1静电场1.9带电粒子在电场中的运动10/23/20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。11/1/20222教学目标一知识与技能10/23/20222重点：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法难点：对电场对粒子加速的规律的理解；偏转问题的分析方法。11/1/20223重点：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法10/23引出课题教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？如何控制带电粒子的运动？用电场来改变和控制带电粒子的运动。11/1/20224引出课题教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？10/23/1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V0共同决定。新课教学11/1/202251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V1V2U+-V11、电荷受力分析2、运动状态分析3、功能关系分析一带电粒子在电场中的直线运动11/1/20226V1V2U+-V11、电荷受力分析一带电粒子在电场中的直线运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？

公式11/1/20227两块平行正对的金属板A、B，相距为d，带习题1：用电压为6.5×107V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me＝0.91×10－30Kg，电子电荷e＝1.6×10－19C，电子的初速度忽略不计。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0.9999999969倍。11/1/20228习题1：用电压为6.5×107V的电子加速器给电子加速后例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、钠离子例2、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m电量为-q的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板；如果要使这个带电粒子能够到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满足要求的是：（

）

A、使初速度减半

B、使M、N间电压加倍；

C、使M、N间电压提高4倍；

D、使初速度和M、N间的电压都加倍

A

UMNB11/1/20229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。11/1/202210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，但动能演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关。第一步：解释电路；如图第二步：如果电压变化，则v变；第三步：如果电压不变，减小板间距d，则v也不变。11/1/202211演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关。第一步：解释电路；二加速器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问题：怎样用较低电压得到较大速度？多次加速的思想和规律：11/1/202212二加速器带电粒子的加速与电压直接相关，人们用这个理论来指导介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视机、电脑显示器欧洲大型强子对撞机（ＬＨＣ）３０日实施总能量达７万亿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。ＬＨＣ是世界上最大的大型强子对撞机，位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下１００米深处的环形隧道内，隧道总长约２７公里，隧道内安放了四个探测器，即紧凑缪子线圈（ＣＭＳ）、超环面仪器（ＡＴＬＡＳ）、底夸克探测器（ＬＨＣｂ）和大型离子对撞机（ＡＬＩＣＥ）。中国参与了所有四个探测器的建造和实验。ＬＨＣ对撞机11/1/202213介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视三带电粒子在匀强电场中的偏转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？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。11/1/202214三带电粒子在匀强电场中的偏转电视机加速出来的电子不能打在一d++++++------

lv0d-qφvv0v⊥φyl/2

4

511/1/202215++++++------lv0d-qφvv0v⊥φ1。运动性质：类平抛运动2。运动规律：

11/1/2022161。运动性质：类平抛运动10/23/202216如果带电粒子从由静止经过一个电压为U1电场加速后进入一个偏转电场，偏转电压为U2，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。

根据：侧移距离与电荷的电量、质量无关。先加速后偏转11/1/202217如果带电粒子从由静止经过一个电压为U1电场加速后进入一如果电压不断变化，则偏转距离不断变化。反过来，从偏转距离的变化可以反映两板间电压的变化。可以据此来检测一个电压信号，如心电图。11/1/202218如果电压不断变化，则偏转距离不断变化。10/23/2022例3、一个初动能为EK的带电粒子以速度V垂直电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2EK，若这个带电粒子的入射初速度为原来的2倍，则该粒子飞出电容器时的动能应为（）

A、4EK；B、4.25EK;

C、4.5EKD、8EK

B11/1/202219例3、一个初动能为EK的带电粒子以速度V垂直电场线方向飞入平例4、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U2，若要使电子在电场中的偏转量增大为原来的2倍，可供选用的方法是（

）

A、使U1减为原来的1/2；

B、使U2增大为原来的2倍；

C、使偏转电极板的长度L增

大为原来的2倍；

D、使偏转电极板的距离减小

为原来的1/2。

ABD11/1/202220例4、如图所示，从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后再见11/1/202221再见10/23/202221选修3-1静电场1.9带电粒子在电场中的运动11/1/202222选修3-1静电场1.9带电粒子在电场中的运动10/23/20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。11/1/202223教学目标一知识与技能10/23/20222重点：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法难点：对电场对粒子加速的规律的理解；偏转问题的分析方法。11/1/202224重点：解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法10/23引出课题教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？如何控制带电粒子的运动？用电场来改变和控制带电粒子的运动。11/1/202225引出课题教室里电脑显示器的图像是怎么出来的？10/23/1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V0共同决定。新课教学11/1/2022261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V1V2U+-V11、电荷受力分析2、运动状态分析3、功能关系分析一带电粒子在电场中的直线运动11/1/202227V1V2U+-V11、电荷受力分析一带电粒子在电场中的直线运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？

公式11/1/202228两块平行正对的金属板A、B，相距为d，带习题1：用电压为6.5×107V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me＝0.91×10－30Kg，电子电荷e＝1.6×10－19C，电子的初速度忽略不计。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0.9999999969倍。11/1/202229习题1：用电压为6.5×107V的电子加速器给电子加速后例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

（

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A、质子B、氘核

C、氦核D、钠离子例2、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m电量为-q的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板；如果要使这个带电粒子能够到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满足要求的是：（

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A、使初速度减半

B、使M、N间电压加倍；

C、使M、N间电压提高4倍；

D、使初速度和M、N间的电压都加倍

A

UMNB11/1/202230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。11/1/202231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，但动能演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关。第一步：解释电路；如图第二步：如果电压变化，则v变；第三步：如果电压不变，减小板间距d，则v也不变。11/1/202232演示：粒子在电场中的加速与电压直接相关。第一步：解释电路；二加速器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问题：怎样用较低电压得到较大速度？多次加速的思想和规律：11/1/202233二加速器带电粒子的加速与电压直接相关，人们用这个理论来指导介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视机、电脑显示器欧洲大型强子对撞机（ＬＨＣ）３０日实施总能量达７万亿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。ＬＨＣ是世界上最大的大型强子对撞机，位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下１００米深处的环形隧道内，隧道总长约２７公里，隧道内安放了四个探测器，即紧凑缪子线圈（ＣＭＳ）、超环面仪器（ＡＴＬＡＳ）、底夸克探测器（ＬＨＣｂ）和大型离子对撞机（ＡＬＩＣＥ）。中国参与了所有四个探测器的建造和实验。ＬＨＣ对撞机11/1/202234介绍加速器的应用:粒子束武器、医用加速器、加速器显微镜、电视三带电粒子在匀强电场中的偏转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？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。11/1/202235三带电粒子在匀强电场中的偏转电视机加速出来的电子不能打在一d++++++------

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11/1/2022371。运动性质：类平抛运动10/23/202216如果带电粒子从由静止经过一个电压为U1电场加速后进入一个偏转电场，偏转电压为U2，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。

根据：侧移距离与电荷的电量、质量无关。先加速后偏转11/1/202238如果带电粒子从由静止经过一个电压为U1电场加速后进