高二物理帶電粒子在電場中運動

1、儀器名稱：示波器 型 號：COS5100系統(tǒng)運行時，數(shù)以10億計的電子就將從這條加速管中以接近光速沖進儲存環(huán)中發(fā)生碰撞 北京正負電子對撞機加速器的起點 導(dǎo)入新課：高中物理新課程 人教版帶電粒子在電場中的運動Evv制作：宋建斌新課教學教學三維目標：一、知識與技能 1、了解帶電粒子在電場中的運動只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。 2、重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動(類平拋運動)。 3、知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。二、過程與方法 培養(yǎng)學生綜合運用力學和電學的知識分析解決帶電粒子在電場中的運動。三、情感態(tài)度與價值觀 1、滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略

2、次要因素，不計粒子重力。 2、培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力，體會物理知識的實際應(yīng)用。帶電粒子在電場中的運動 一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理帶電粒子在電場中的運動 研究帶電粒子運動的主要工具： 電場力 加速度 電場力的功 動能定理 F=qEa=F/mW=qU帶電粒子在電場中運動1.帶電的基本粒子：電子、質(zhì)子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量.提取題目信息的幾點注意：2.帶電微粒：如帶電小球、液滴、油滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。 3.某些帶電體是否

3、考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定例 ：帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電?+ + + + + + +- - - - - - -Eqmg分析：帶電粒子處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)0，Eq=mg，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。一、帶電粒子的平衡：若帶電粒子在電場中所受合力為零時，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。 二、帶電粒子的加速 如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負板時的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶

4、電粒子的加速 dqUm+_帶電粒子的加速 d1、受力分析: 水平向右的電場力 FEq=qU/dF2、運動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運動。解法一運用運動學知識求解解法二由動能定理可得帶電粒子的減速？ 例題1：實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時的速度為零。解：由動能定理可得代入數(shù)據(jù)得：v=3若初速度不為零到達負板時的速度有多大？+_UUE加速勻速勻速+qmV0V=?二、帶電粒子的加速_+_勻速勻速加速(+q,m)加

5、速后粒子的速度怎樣計算呢？由動能定理可得U由牛頓定律得：若在勻強電場中思考題 如兩極板間不是勻強電場該用何種方法求解？為什么？ 由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！學生練習1 如圖所示,水平放置的A、B兩平行金屬板相距為d,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電量為-q的小球,從距A板高h處自由下落,通過小孔C進入電場,但沒能到達B板,求AB間電勢差的最小值？hdCBA解：（動能定理）在整個過程中，由動能定理得： mg(h+d)-qUmin=0 Umin=mg(h+d)/q 結(jié)論：由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用

6、動能定理進行處理。1、研究帶電粒子在電場中運動的兩條主要線索（1）力和運動的關(guān)系牛頓第二定律（2）功和能的關(guān)系動能定理2、研究帶電粒子在電場中運動的兩類重要的思維技巧（1）類比與等效電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運動可與重力作用下的運動類比 （2）整體法(全過程法)電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運動的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計算小結(jié)：三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) UL+-Y dY 如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y，板間距離為d。在兩板間加以電壓U，一電

7、荷量為q質(zhì)量為m的帶電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場。試分析帶電粒子在電場中的運動情況。(不計粒子的重力)v0 q類平拋運動帶電粒子在電場中的運動 三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（側(cè)移距離）分析方法沿初速度方向勻速直線運動沿電場力方向初速度為零的勻加速直線運動類平拋運動與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場的屬性U、l、d有關(guān)帶電粒子在電場中的運動 三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：加速度:飛行時間：側(cè)移距離：與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場的屬性U、l、d有關(guān)類平拋運動帶電粒子在電場中的運動 三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（偏轉(zhuǎn)角）偏轉(zhuǎn)角：加速度:飛行時間：沿電場力方向的速度5.帶

8、電粒子離開電場時速度大小。方法:根據(jù)動能定理求解方法:根據(jù)速度合成求解偏轉(zhuǎn)模型的推論推論：帶電粒子垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時,粒子好象是從入射線中點直接射出來的。 xx偏轉(zhuǎn)模型的推論推論（2）：速度偏向角和位移偏向角的關(guān)系詳細分析講解例題2。vovv解：粒子vo在電場中做類平拋運動沿電場方向勻速運動所以有： L=vot 電子射出電場時，在垂直于電場方向偏移的距離為： y=at2/2 粒子在垂直于電場方向的加速度： a=F/m=eE/m=eU/md 由得： 代入數(shù)據(jù)得： y=0.36m即電子射出時沿垂直于板面方向偏離0.36m電子射出電場時沿電場方向的速度不變?nèi)詾関o，而垂直于電場方向的速度：

9、 故電子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角為： 代入數(shù)據(jù)得： =6.8結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動帶電粒子在電場中的運動 六、課堂練習： 1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大 （ ） 哪種粒子速度最大 （ ） A、質(zhì)子 B、電子 C、氘核 D、氦核與電量成正比與比荷平方根成正比帶電粒子在電場中的運動 五、課堂小結(jié)：一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理2、偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：1、運動狀態(tài)分析：2、用功能觀點分析：1、運動

10、狀態(tài)分析：3、側(cè)移距離和偏轉(zhuǎn)角：小結(jié)+-vv0vyy+_U1U2v0 L-qm加速和偏轉(zhuǎn)一體思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。 粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。四、示波器 1、作用：觀察電信號隨時間變化的情況2、組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏 轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。3、原理（1）、

11、偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑。（2）、僅在XX1（或YY1）加電壓若所加電壓穩(wěn) 定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到XX1（或YY1）所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）。電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、yXX、y、y亮斑如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上不加電壓，電子如何運動？如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上不加電壓，偏轉(zhuǎn)電極YY上加電壓電子又如何運動？四、示波管原理+-vv0vyy+_U1U2v0 L-qm加速和偏轉(zhuǎn)一體在右圖中設(shè)加速電壓為U，電子電量為e質(zhì)量為m。由W= EK ，若電壓按正弦規(guī)律變化，如U=Umsint,偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水

12、平方向或豎直方向做簡諧運動課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學和運動學角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運動的分析方法粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運動帶電粒子在電場中的運動 五、課堂小結(jié)：一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理2、偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：1、運動狀態(tài)分析：2、用功能觀點分析：1、運動狀態(tài)分析：3、側(cè)移距離和偏轉(zhuǎn)角：小結(jié)如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關(guān)于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是：( )A.兩板間距越大，加速的時間越長B.

13、兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達Q板時的速度就越大C.電子到達Q板時的速度與板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關(guān)AC ； / 英語補習班 ngh48pfi 來壹個月，除了霞光苑，其它的路壹概不認識，就這么周而復(fù)始地過著兩點壹線的生活。怡然居的所有奴才們開始不知道，過了這壹個月才發(fā)現(xiàn)，他們是王府里最清閑、最無聊的奴才。因為他們的主子只使喚吟雪和月影，偶爾再問問蔣嬤嬤有關(guān)禮制的事情，其它的，全任由他們自行當差，當?shù)煤脹]有獎賞，當?shù)脡囊矝]有懲罰。小柱子對此憂心忡忡。雖然他是福晉的人，但是作為怡然居的大太監(jiān)，總管事，看著這個可以當他妹子的小姑娘側(cè)福晉，還絲毫不

14、得爺?shù)膶?，豈止是不得寵，簡直就是打入冷宮，他真是心生憐憫。特別是這小姑娘壹直安安靜靜，既不會天天哭哭鬧鬧地要去找爺爭寵，又不會對奴才們指使打罵，這讓看慣了王府后院明爭暗斗、爭寵奪權(quán)黑暗的小柱子更是心生壹分敬佩。那壹天，紅蓮又來怡然居，連去側(cè)福晉房里請安都自行免掉，直接就在院門口找了小柱子，說福晉找他問話。由于下人房在怡然居的院門附近，又隔著那個超大的花園，在花園的最深處，才是冰凝的房間，因此冰凝當然不可能知道紅蓮就這么把她的人直接給帶走了！“給福晉請安！“起來說話吧?！爸x福晉”“最近爺去過你們院子幾次？”“回福晉，沒有?！薄氨靖x問你幾次？”“回福晉，壹次也沒有?！薄耙即味紱]有？”“回福晉，是

15、的。”“你別不老實！你主子怎么跟你訂立的攻守同盟？雖然她是你的主子，可要是沒有本福晉，你還不是天天頭頂毒日頭、沒早沒黑地掃地嗎？所以你放聰明點兒，到底誰是你的主子！”“回福晉，是真的，奴才壹句假話也沒有！爺真的是壹次也沒有來過！如果福晉不信，可以問爺?shù)?，奴才說的全是真的！”看著小柱子的樣子，確實不像說假話的樣子。不過，這事兒也是死無對證，除了爺自己能證明。可是就是借她壹萬個膽子，她哪里敢問爺？看來爺是真的對她壹點兒興趣也沒有！可是在這王府里，爺不感興趣的諸人多了去了，除了淑清，沒見到爺對誰感興趣！但是，爺也從來不曾這么冷落過任何壹個諸人。再沒有興趣的諸人，爺也會偶爾去看望壹下，不管是應(yīng)付還是敷衍，還可能是走走過場。爺是最講規(guī)矩的，該