高一物理《帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)》課件（人教版選修3-1）

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,13.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng),復(fù)習(xí)回顧,(1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?a=F合/m（注意是F合）（2）動(dòng)能定理的表達(dá)式是什么W合=△Ek=（注意是合力做的功）（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。（4）靜電力做功的計(jì)算方法。W=Fscosθ（恒力→勻強(qiáng)電場）W=qU（任何電場）,一、帶電粒子的加速,如圖所示，在真空中有一對(duì)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）,1、受力分析:,水平向右的電場力F＝Eq=qU/d,2、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,解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解,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！,思路:,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(duì)帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。,二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn),1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。,2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。,x方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)Y方向：加速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。,3.x方向,4.y方向,5、離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的正切：,思考：偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角與電荷和電壓、動(dòng)能有什么關(guān)系？,y/L=,=,,偏轉(zhuǎn)后的路徑可以看作是從極板中點(diǎn)沿直線射出的,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),,,,,,,φ,v0,vy,,,,,+,_,,三、加速和偏轉(zhuǎn)一體,,偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角與粒子的電荷和質(zhì)量都無關(guān)！全部同號(hào)粒子的軌跡相同!,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。,,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，,,四、示波器,,若電壓按正弦規(guī)律變化，如U=Umsinωt,偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng),,,四、示波器,1、作用：觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況(u-t圖),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）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①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）②若所加電壓有變化則亮點(diǎn)會(huì)在對(duì)應(yīng)方向上移動(dòng)。,（3）在水平方向加劇齒波就能顯示豎直方向加的電信號(hào)的u-t圖，并可以根據(jù)單位U的偏轉(zhuǎn)量計(jì)算電壓值。還能根據(jù)同步時(shí)加的水平信號(hào)頻率知道所測信號(hào)頻率,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),,幾個(gè)重要問題,重力的忽略問題:,偏轉(zhuǎn)電壓的變化問題:,偏轉(zhuǎn)后的路徑可以看作是從極板中點(diǎn)沿直線射出的問題:,偏轉(zhuǎn)和加速一體的全部同號(hào)粒子的軌跡相同的問題:,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,