物理：1[1].9《带电粒子在电场中的运动》课件(新人教版选修3-1)

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．知道示波管的主要构造和工作原理。4．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。 5．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: 教学重点 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 教学难点 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。 用
!

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3．示波管的原理 ．
• （1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电 ）示波器： 子仪器。 子仪器。其核心部分是示波管 • （2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧 ）示波管的构造：由电子枪、 光屏组成（如图）。 光屏组成（如图）。 • （3）原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规 ）原理： 灵敏、 律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的 图线。 图线。
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1．带电粒子在电场中的运动情况 ．
（平衡、加速和减速） 平衡、加速和减速） • ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时， 即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直 线运动状态。 • ⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向 在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直 线运动。(变速直线运动)
A h B V0 H
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解：将动能定理用于运动全过 程，由W=△Ek得 △
-mg(H+h)-qUAB=0- 1 mV02 2 m〔V2-2g(H+h)〕 UAB= 2q
整理可得

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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 A、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子
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B.电子从B板到达C板时动能的变 B.电子从B板到达C 电子从 化量为零 C.电子到达D板时动能为Ue C.电子到达D板时动能为Ue 电子到达 Ｄ.电子在Ａ板与Ｄ板间作往返运动 电子在Ａ板与Ｄ
F 说
好 !

2．带电粒子在电场中的偏转 ．
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类平抛运动） （不计重力，且初速度vo⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动） 不计重力， ⊥ ，则带电粒子将在电场中做类平抛运动
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小结： 小结：
资 • 1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 源 网 （1）力和运动的关系 ）力和运动的关系——牛顿第二定律 牛顿第二定律 （2）功和能的关系 ）功和能的关系——动能定理 动能定理 • 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 老 （1）类比与等效 ） 师
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1．带电粒子在电场中的运动情况 ．
（平衡、加速和减速） 平衡、加速和减速）
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• ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时， 即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直 线运动状态。

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高中物理新人教版 选修３-１系列课件

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第一章《静电场》
第九节
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《带电粒子在电场中 的运动》

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教学目标
知识与能力： 知识与能力：
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解：粒子vo在电场中做类平抛运动 粒子 沿电场方向匀速运动所以有： L=vot 沿电场方向匀速运动所以有： 电子射出电场时， 电子射出电场时， 在垂直于电场方向偏移的距离为： 在垂直于电场方向偏移的距离为： y=at2/2 粒子在垂直于电场方向的加速度： 粒子在垂直于电场方向的加速度： a=F/m=eE/m=eU/md 由①②③得： ①②③得
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1 eU y= ⋅ 2 md L ⋅ v 0
2
① ② ③ ④
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代入数据得： y=0.36m 代入数据得： 即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m 即电子射出时沿垂直于板面方向偏离 电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v 电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为 o，而垂直于 电场方向的速度： 电场方向的速度： v = at = eU ⋅ L ⑤
+ + + + + + l l
vo
l l l l

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1．带电粒子在电场中的运动情况 ．
（平衡、加速和减速） 平衡、加速和减速） • ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时， 即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直 线运动状态。 • ⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向 在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直 线运动。(变速直线运动)
例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该 粒子带正电还是负电? + + + + + + + 分析：带电粒子处于静止 状态，∑F＝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。
Eq mg -
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◎打入正电荷(如图),将做匀加速直线运动。 设电荷所带的电量为q,板间场强为E,电势差 为U,板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则： 电场力所做的功为W=EqL=Uq 粒子到达另一极板的动能为Ek=mv2/2 由动能定理有Uq=mv2/2 (或 EqL=mv2/2对恒力) ◎ 若初速为v0，则上列各式又应怎么样？ ◎若打入的是负电荷(初速为v0), 将做匀减速直线运动,其运动情况 可能如何,请同学们讨论。

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例题1：如图所示，水平放置的 、 两平行板 例题 ：如图所示，水平放置的A、B两平行板 相距h，上板A带正电 现有质量为m，带电量为+q 带正电。 相距 ，上板 带正电。现有质量为 ，带电量为 的小球在B板下方距离为 板下方距离为H处 以初速度V 的小球在 板下方距离为 处，以初速度 0竖直向上 板小孔进入板间电场， 从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到 板， 板小孔进入板间电场 欲使小球刚好打到A板 A、B间电势差 AB应为多少？ 间电势差U 应为多少？ 、 间电势差
哪种粒子动能最大（ 哪种粒子动能最大（ C ）

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BCD

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练习２ 处释放一个无初速度电子向B 练习２：如图 从F处释放一个无初速度电子向B板方 向运动,指出下列对电子运动描述中,正确的是( 向运动,指出下列对电子运动描述中,正确的是(设电源 电动势均为U) 电动势均为U) ( ＡＢＤ ) A.电子到达B板时的动能是Ue A.电子到达B板时的动能是Ue 电子到达 A B C D
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• 物体在只受重力的作用下，被水平抛出， 【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力 在水平方向上不受力，将做匀速直线运动， ∑F≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°， 180°)，则带电粒子将做什么运动？ 在竖直方向上只受重力，做初速度为零的 自由落体运动。物体的实际运动为这两种 曲线运动 运动的合运动。
⊥
v⊥ eUL = 故电子离开电场时的偏转θ角为 角为： 故电子离开电场时的偏转 角为： tan θ = 2 v0 mdv0
md v 0
⑥
代入数据得： 代入数据得：
θ=6.8° °

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【讨论】 讨论】
1 eU y= ⋅ 2 md
L ⋅ v 0

2
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v⊥ eUL tan θ = = 2 v0 mdv0

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例1、带电粒子经加速电场加速后垂 、 直进入两平行金属板间的偏转电场， 直进入两平行金属板间的偏转电场， BCD 要使它离开偏转电场时偏转角增大， 要使它离开偏转电场时偏转角增大， 可采用的办法有：（ 可采用的办法有：（ ） A、增加带电粒子的电量 、 B、降低加速电压； 、降低加速电压； C、提高偏转电压； 、提高偏转电压； D、减小两平行板间的距离。 、减小两平行板间的距离。

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ACD

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练习一： 练习一： 质子和α粒子由静止经相同加速电场加 质子和 粒子由静止经相同加速电场加 速后，又垂直进入同一匀强电场， 速后，又垂直进入同一匀强电场，出电 场时， 场时，它们横向位移量之比和在偏转电 场中经过时间之比分别为（ 场中经过时间之比分别为（ B ） √ A.2:1和 2 ：1 和 C.1：2和2：1 ： 和 ： B.1：1和 1：2 ： 和 √ ： D.1：4和1：2 ： 和 ：
老
P V 都
说 好
师
0
A.三个小球在电场中运动加速度关 三个小球在电场中运动加速度关 系是a -系是aA＞aB＞aC B.三个小球到达正极时的动能关系是 三个小球到达正极时的动能关系是 EKA ＞EKB ＞EKC
C B A+