1.9带电粒子在电场中的运动.ppt

1、1.9 带电粒子在电场 中的运动,新课标高中物理选修31,第一章 静电场,教学目标,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。 4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: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。,仪器名称：示波器 型 号：COS5100,系统运行时，数以10亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞,北京正负电子对

2、撞机加速器的起点,带电粒子在匀强电场中的运动,运动情况：,受到恒定的电场力,受力情况：,做匀变速运动,（平衡、加速和减速）,3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定,电场中的带电粒子一般可分为两类：,1、带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。,2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。,分析：带电粒子处于静止状态，F合0，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

3、。,一. 带电粒子在电场中的加速,1、受力分析:,水平向右的电场力 FEq=qU/d,2、运动分析:,初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。,解法一运用运动学和动力学知识求解,解法二运用能量知识求解,粒子加速后的速度只与加速电压有关,用运动学和动力学分析,用动能定理分析,思考1,思考2,如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？,由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！,所以,例2,结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。,1：如图所示，在P板附近有一电子

4、由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：( ),A.两板间距越大，加速的时间越长 B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大 C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关 D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关,AC,强化练习,2、下列粒子由静止经加速电压 为U的电场加速后，哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、电子C、氘核 D、氦核,强化练习,与电量成正比,与比荷平方根成正比,D,B,e/m e/m e/2m 2e/4m,d,U,v0,q、m,二. 带电粒子在电场中的偏转,当带电粒子以初速度V0垂直进

5、入匀强电场时:,强调：1、带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。 2、粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动 3、粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动,d,U,v0,q、m,F,v,v0,vy,y,偏转角,侧移,二. 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 y和偏转角,1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力FEq=qU/d。,2.运动规律分析:粒子作类平抛运动。,x方向：匀速直线运动 Y方向：加速度为 的匀加速直线运动。,3. x方向,4. y方向,5、离开电场时的偏转角度的正切：,6、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好

6、象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。,x,例3,三、 加速和偏转一体,例4,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2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角变大的是( ) AU1变大、U2变大 BU1变小、U2变大 CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小,B,让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。,答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。,思考练习,结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。 粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动 粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动,教学目标 完成了吗,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)。,课堂小结：,一、利用