高二物理帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)

1、儀器名稱：示波器 型 號：COS5100系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)以10億計(jì)的電子就將從這條加速管中以接近光速?zèng)_進(jìn)儲(chǔ)存環(huán)中發(fā)生碰撞 北京正負(fù)電子對撞機(jī)加速器的起點(diǎn) 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(yùn)動(dòng)Evv制作：宋建斌新課教學(xué)教學(xué)三維目標(biāo)：一、知識(shí)與技能 1、了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。 2、重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。 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(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略

2、次要因素，不計(jì)粒子重力。 2、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng) 研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)的主要工具： 電場力 加速度 電場力的功 動(dòng)能定理 F=qEa=F/mW=qU帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判定例 ：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?+ + + + + + +- - - - - - -Eqmg分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)0，Eq=mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)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(shí)，將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(fù)極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)板時(shí)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(yùn)動(dòng)分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)。解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法二由動(dòng)能定理可得帶電粒子的減速？ 例題1：實(shí)驗(yàn)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(shí)的速度為零。解：由動(dòng)能定理可得代入數(shù)據(jù)得：v=3若初速度不為零到達(dá)負(fù)板時(shí)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(jì)算呢？由動(dòng)能定理可得U由牛頓定律得：若在勻強(qiáng)電場中思考題 如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？ 由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！學(xué)生練習(xí)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(yuǎn)處自由下落,通過小孔C進(jìn)入電場,但沒能到達(dá)B板,求AB間電勢差的最小值？hdCBA解：（動(dòng)能定理）在整個(gè)過程中，由動(dòng)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(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用

6、動(dòng)能定理進(jìn)行處理。1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系牛頓第二定律（2）功和能的關(guān)系動(dòng)能定理2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jì)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(yùn)動(dòng)情況。(不計(jì)粒子的重力)v0 q類平拋運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)沿電場力方向初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：加速度:飛行時(shí)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(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（偏轉(zhuǎn)角）偏轉(zhuǎn)角：加速度:飛行時(shí)間：沿電場力方向的速度5.帶

8、電粒子離開電場時(shí)速度大小。方法:根據(jù)動(dòng)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(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時(shí),粒子好象是從入射線中點(diǎn)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(xì)分析講解例題2。vovv解：粒子vo在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有： L=vot 電子射出電場時(shí)，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(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m電子射出電場時(shí)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(shí)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(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 六、課堂練習(xí)： 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(dòng)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(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：2、用功能觀點(diǎn)分析：1、運(yùn)動(dòng)

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(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)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(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)，射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個(gè)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(diǎn)，形成一個(gè)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(yùn)動(dòng)？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(yùn)動(dòng)？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(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：2、用功能觀點(diǎn)分析：1、運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，下列敘述正確的是：( )A.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長B.

13、兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大C.電子到達(dá)Q板時(shí)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(bǔ)習(xí)班 ngh48pfi 來壹個(gè)月，除了霞光苑，其它的路壹概不認(rèn)識(shí)，就這么周而復(fù)始地過著兩點(diǎn)壹線的生活。怡然居的所有奴才們開始不知道，過了這壹個(gè)月才發(fā)現(xiàn)，他們是王府里最清閑、最無聊的奴才。因?yàn)樗麄兊闹髯又皇箚疽餮┖驮掠?，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(dāng)差，當(dāng)?shù)煤脹]有獎(jiǎng)賞，當(dāng)?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(gè)可以當(dāng)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(huì)天天哭哭鬧鬧地要去找爺爭寵，又不會(huì)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(gè)超大的花園，在花園的最深處，才是冰凝的房間，因此冰凝當(dāng)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?！薄澳銊e不老實(shí)！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(diǎn)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(shí)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?？墒蔷褪墙杷既f個(gè)膽子，她哪里敢問爺？看來爺是真的對她壹點(diǎn)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(gè)諸人。再?zèng)]有興趣的諸人，爺也會(huì)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