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高二物理人教版选修3-1课件1.9 带电粒子在电场中的运动

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选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动

选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动

思考题
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！
一、带电粒子的加速（v0>0)
+q m v0
匀速
+ ++ + + ++ +
E
加速
_ __ __ __ _
v=?
匀速
U
U
例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在 炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金 属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小 孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属 丝射出时的速度为零。
U
1、受力分析:
+ q m F _
水平向右的电场力 F＝Eq=qU/d
d
带电粒子的加速
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。
解法二 运用动能定理求解
解法一 运用运动学知识求解
qU 2qU v 2ad 2 d md m
2
v
2qU m
1 qU m v2 2 2q U v m
tan v 2 mdv0 0
类 侧移量 平 vy u q l 抛 tan 偏转角度 2 vx d m v0 运 动 粒子好像是从入射线中点直接射出来的
1 2 1u q l y at 2 2 d m vo
2
结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀
思考题：
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。

【人教版】高中物理选修3-1：1.9《第1课时-带电粒子在电场中的加速和偏转》ppt课件

【人教版】高中物理选修3-1：1.9《第1课时-带电粒子在电场中的加速和偏转》ppt课件

▪ A．若两板不平行，则v<v0 ▪ B．若A板面积很小，B板面积很大，则
v<v0
▪ C．若A、B两板间的距离很大，则v<v0
▪ D．不论A、B两板是否平行、两板面积
大解小析及：电两容板器间和电距源离相多连，少电v压都保等持于不变v0，根据eU＝
1 2
mv2可知，不论A、B两板是否平行、两板面积大小及两
▪ B．2∶1,3∶2
▪ C．1∶1,3∶4
解析：粒子垂直电场进入做类平抛运动，水平方向x ＝v0t，得tA∶tB＝xA∶xB＝2∶1；竖直方向y＝12at2＝2qmE vx0 2，解得m＝q2Eyvx202，mA∶mB＝4∶3 ，D选项正确．
▪ 答案：D
▪ 1．下列粒子从初速度为零的状态经电压 U的电场加速后，粒子速度最大的是
小为：
a＝mF＝Emq＝mUqd 若一个带正电荷的粒子，在电场力作用下由静止开始
从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为
d，则由公式 v2－v20＝2ax 可求得带电粒子到达负极板时的
速度为 v＝ 2ad＝
2Uq m.
(2)从功能关系角度出发，用动能定理求解． 带电粒子运动过程中，只受电场力作用，电场力做的 功为：W＝qU 根据动能定理有：W＝12mv2－0，解得 v＝ 2mUq.
▪ 答案：BC
▪题 2压加型速，电然带子后进从电入静粒另止子一出个发的电被偏场1 转0强00度问V为的题5电
000 N/C的匀强偏转电场，进入时的速度
方向与偏转电场的方向垂直．已知偏转电
极长6 cm，求电子离开偏转电场时的速
度【及解其析】与进在入加速偏电转场电中获场得时的的动能速度方向之间
的E夹k＝角12m．v20＝qU0

人教版高二物理选修3-1--1.9带电粒子在电场中的运动(共30张ppt)

人教版高二物理选修3-1--1.9带电粒子在电场中的运动(共30张ppt)

形成稳定且水平的亮线
若只在YY´电极间加信号电压
U
Um sin
2
T
t
呢?
y'
y'm sin
2
T
t
怎样在荧光屏上显示信号电压的正弦波形？
刚好能到达N板；如果要使这个带电粒子能够到
达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满
足要求的是：（ B ）
A、使初速度减半
M
N
B、使M、N间电压加倍
C、使M、N间电压提高到4倍
D、使初速度和M、N间的电压都加倍
U
变式.如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B
板时速度为v,保持两板间电势差不变,则 CD
如果 y互不相同
如果 y 相同
会分为三股
不会分为三股
比较离子是否以 相同偏角φ 射出
如果φ互不相同
如果φ 相同
会分为三股
不会分为三股
让一价氢离子、一价氦离子和二 价氦离子的混合物由静止开始经过同 一加速电场加速，然后在同一偏转电 场里偏转，它们是否会分为三股？请 说明理由。
答案：不会分为三股。
带负电的小球静止在水平放置的平行板电 容器两板间，距下板h=0.8cm,两板间的电 势差为300V,如果两板间电势差减小到60V, 求带电小球运动到极板上时的速度? 0.36m/s
示波管的原理
构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。 管内抽成真空。
只在YY´电极间加偏转电压Ｕ 信号电压
y
1 2
•
qU md
•
l v0
2
y' y
L l
l 2
2
U y'
ql mv 02d

选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动

选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动
eUl = = 0 .12 偏移角度： 偏移角度： tan θ = 2 v 0 mdv 0 vy
如图所示,相距为 长度为 的平行板AB加上电 如图所示 相距为d长度为 的平行板 加上电 相距为 长度为l的平行板 压后,可在 可在A、 之间的空间中产生电场 之间的空间中产生电场,在 、 压后 可在 、B之间的空间中产生电场 在A、B 左端距AB等距离处的 等距离处的O点 有一电量为 有一电量为+q质量为 左端距 等距离处的 点,有一电量为 质量为 m的粒子以初速度 0沿水平方向 与A、B板平行 的粒子以初速度V 板平行) 的粒子以初速度 沿水平方向(与 、 板平行 射入.不计重力 要使此粒子能从C处射出 A、 不计重力,要使此粒子能从 处射出,则 射入.不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B 间的电压应为( 间的电压应为 A ) A 2 2 2 + + + + + + + + d mv0 l 2 mv0 O d A. B. 2 2 Vo ql qd - - - - - - - C B lmv 0 qmv0 C. qd D. 1 2 1 qUl 2 d ql y = at = = 2
2 1
3 1
三、 加速和偏转一体
如图所示，在真空中竖直放置一对金属板x 如图所示， 在真空中竖直放置一对金属板 x和 x’, 加电压U 水平放置一对金属板Y 加电压U1;水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离 加电压U 一电荷量为- 质量为m 为 d 。 加电压 U2 ， 一电荷量为 -q 质量为 m 的带电 粒子从x极板由静止出发。 粒子从 x极板由静止出发 。试分析带电粒子的运 动情况。 不计粒子的重力) 动情况。(不计粒子的重力) 偏转 _加速 v +

人教版高中物理选修3带电粒子在电场中的运动ppt课件

人教版高中物理选修3带电粒子在电场中的运动ppt课件
d
运动分析: 平行极板方向(x)：匀速直线 垂直极板方向（x）：匀加速直线
电子作类平抛运动。
15
1）过程分析
vy
v
++++++
-e
v0 y
U m v0
a F eE eU m m md
- - -l - - -
平行极板方向(x)：匀速直线 vx v0
飞行时间 t l v0
x l v0t
v02

2qU m
E
_ + F v

U
5
由于电场力做功 W qU 与场强是否匀强无关，与运动路
径也无关，利用动能定理处理带电粒子加速的方法仍适用
若粒子的初速度为零,则: 1 mv2 qU
2
若粒子的初速度不为零,则:
0

qU
结论：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。
1.9 带电粒子在静电场中的运动
J2459学生示波器
阴极射线管结构示意图
1
教学目标 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.培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电 粒子在电场中的运动。
A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时
的速度变为2v
B．如果A、vK间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时 的速度为 2
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的
速度变为 v
2
D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的

高二年级物理选修3-1《带电粒子在电场中的运动》优质课件

高二年级物理选修3-1《带电粒子在电场中的运动》优质课件
有关偏转问题.
带电粒子在匀强电场中的 运动是电场最核心的内容， 也是高考的热点问题，几乎 全国各地每年都有大题是考 查这一知识点的，对带电粒 子的平衡、加速、偏转三类 问题，要认识到这些问题是 力学问题，只是在受力分析 时多了电场力而已.
学习目标
带电粒子在 电场中的运动
直线运动
带电粒子在电场中的平衡问题 带电粒子在电场中的加速问题
曲线运动
带电粒子的偏转问题
一、带电粒子在电场中的平衡问题
①保持静止
1、平衡状态：
②匀速直线运动状态
2、平衡条件：带电粒子在电场中所受合力为零，即F合＝0
【例1】 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，
qE
F合＝0，qE=mg，因为所受重力
竖直向下，所以所受电场力必为
mg
回首页
二、带电粒子在电场中的直线运动（加、减速）
+d
_
基本知识回顾：
如图（不计重力)带正电粒子初速度为
零,经过电场加速后，粒子离开电场的速
+
_ 度多大？
+
m
q
+ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F电
_
分析：
由动能定理W电
qU
1 2
mv2
0
+U
_
若F合≠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
高二物理 选修3-1
带电粒子在电场中的 带电粒子在电场中的运动 运动
讲课人：
温馨提示：课件中所有视频、 动画、声音请在幻灯片下观 看，如不能观看，请更换设 备或电脑观看。

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动1.pptx

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动1.pptx
3、带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示 或运动状态来判定.
带
电 粒受 子电 在场 电力 场
产 生 加 速 度
使 速 利用电场 度 变 使带电粒子 化
加 速
偏 转
中
一、
怎样求粒子加速后到达另一板的速度?
+q +
m ++
V0
匀速
++ ++ +
_
E
_ _ V=?
__
__
加速
_
匀速
U
U
一、带电粒子的加速
丝移动到金属板,
两处的电势差为U，电势 能减少量为eU.
减少的电势能全部转化为 电子的动能:
1 mv2 qU 2
例与练
1、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 （ D ）
哪种粒子速度最大 （B ）
A、质子
B、电子
C、氘核
D、氦核
Ek
1 2
mv 2
qU
v 2qU m
与电量成正比
问:被这种紫外线照射出的电子，最大速度是 多少？
例与练
4、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势 差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电 量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点
时的速率。（不计粒子重力）
1、动力学观点：
只适用于
电场力:F=qE qU 匀强电场
d
由牛顿第二定律：a
F
qU
m md
Ad B
由运动学公式：
E
v2 0 2ad

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动 (2)

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动 (2)

(1)粒子射出电场时好像从板长
l
的12处沿直线射出,即
x=ta���n��� ������
=
������ 。
2
推导:带电粒子从偏转电场中射出时的偏移量 y=12at2=12 ·������������������������ ·
������ ������0
2
,作
粒子速度的反向延长线,设交于 O 点,O 点与电场边缘的距离为 x,则
�����������H
2×1
答案: 2∶1
探究一
探究二
������变式训练 1���下 ��� 列粒子从静止状态经过电压为 U 的电场加速后速
度最大的是( )
A.质子
1 1
H
C.α
粒子
4
2He
B.氘核
2
1H
D.钠离子 Na+
解析:由 qU=12mv2,得 v= 2������������������,然后比较各粒子的������������可得选项 A 正确。
������������ = ������0 ������������ = ������������
ห้องสมุดไป่ตู้
������ = ������0������(初速度方向)
������
=
1 2
������������
2(电场线方向)
探究一
探究二
3.导出关系
(1)粒子离开电场时的侧移位移 y=2������������������������������������202。 (2)粒子离开电场时的偏转角 tan θ=���������������0��� = ���������������������������������0��� 2。 (3)粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切 tan α=������������ = 2������������������������������������02。 4.几个推论

高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)

高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)
可能质量不同，因而它们在电场中的加速 度可以互不相同，这是静电场与重力场的 重要区别。
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器，可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管，如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子，前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧 光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ A ）
A．极板x应带正电，极板y应带正电 B．极板x′应带正电，极板y应带正电 C．极板x应带正电，极板y′应带正电 D．极板x′应带正电，极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示，如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压，在XX′之间加上图(b) 所示电压，荧光屏上会出现的波形是（ C ）
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由
l ＝ v0t 可求得：t=l/v0 代入数据得：y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
（2）偏转角度θ如图所示，由于电子在平行 于板面的方向不受力，
它离开电场时，这个方
向的分速度仍是v0， 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e＝1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动，下列对电子的描述中正确的是 （ ABD） A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化，在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化， 则在荧光屏上会看到的图形是（ B ）

人教版高中物理选修3-1带电粒子在电场中的运动(共46张PPT)

人教版高中物理选修3-1带电粒子在电场中的运动(共46张PPT)

势能全部转化为电子的动能，所以
解出速度v并把数值代入，得:
问题与练习
真空中有一对平行金属板，相距6.2cm，两板电势差为90V。二价的氧 离子由静止开始加速，从一个极板到达另一个极板时，动能是多大？这 个问题有几种解法？哪种解法比较简便?
解法一：∆Ek=qU=2.9×
J
解法二：E= ，W=qEd=2.9×
带电粒子在电场中的运动
教学目标
学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场 中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。 学习运用静电力做功、电势、电势差，等势面等概念研 究带电粒子在电场中运动时的能量转化。 了解示波器的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。
教学重点 带电粒子在匀强电场中的运动规律。
②能量的观点来求
由动能定理：
-0
粒子加速后的速度只与加速电压有关。
带电粒子的加速
上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板 是其他形状，中间的电场不再均匀，以上两种解法是否仍然适用？为什么？ 方法①不再适用 由于电场力做功与场强是否是均匀的无关，与运动路径也无关，故方法②仍 然适用。
电子沿X方向向外偏移。
人教版高中物理选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动(共46 张PPT)
人教版高中物理选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动(共46 张PPT)
示波器的原理
2.1.如果在电极XX ’之间不加电压，而在电极YY ’之间所加的电压按如 下左图所示的规律随时间变化，在荧光屏上会看到什么图形？
电子沿Y方向向下偏移。
人教版高中物理选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动(共46 张PPT)
人教版高中物理选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动(共46 张PPT)

人教版选修【3-1】1.9-带电粒子在电场中的运动【精品课件】

人教版选修【3-1】1.9-带电粒子在电场中的运动【精品课件】
物理（人教版 ·选修3-1）
第一章 静电场
探 究 目 标 情 景 切 入 自 主 研 习
要 点 探 究 走 出 误 区
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的， 比如线性方程组的求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的
并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和 比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转
研 习
※※ 析解决加速和偏转问题．
题
型
设
要
计
点
探
究
※
知道示波管的构造和基本原理

人教版 物理选修3-1 第一章第九节 带电粒子在电场中的运动E-motion

人教版 物理选修3-1 第一章第九节 带电粒子在电场中的运动E-motion

1、受力分析: 受力分析: 水平向右的电场力 F＝Eq＝qU/d ＝ ＝ 2、运动分析: 运动分析: 初速度为零， 加速度 初速度为零 ， 为 a＝ qU/md的 匀加速 ＝ 的 直线运动。 直线运动。
解法一 运用运动学知识求解 F qU a= = 2 qU m md v = m 2
v = 2 ad
解法二 运用能量知识求解
1 2 qU = mv 2
⇒ v=
2 qU m
由于电场力做功与场强是否匀强无关， 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！ 也无关，第二种方法仍适用！ 1 若粒子的初速度为零, 若粒子的初速度为零,则: mv 2 = qU 2 1 1 2 若粒子的初速度不为零, 若粒子的初速度不为零,则: mv − mv 2 = qU 0 2 2
例3：如图所示，质量为m，带电量为q的负离子 如图所示，质量为 ，带电量为 的负离子 的速度，沿与场强垂直的方向从A 以v0的速度，沿与场强垂直的方向从A点飞入匀 强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150 150° 强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150°角 飞出， 两点间的电势差是多少? 飞出，则A、B两点间的电势差是多少?（不计重 V0 E 力） A
U2 ф U1
课堂小结： 课堂小结：
从动力学和运动学角度分析 一、利用电场使带电粒子加速 从做功和能量的角度分析
二、利用电场使带电粒子偏转
粒子在与电场垂直的方向上做
类似平抛运动的分析方法 类似平抛运动的分析方法
匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上做 初速度为零的匀加速运动
三、示波管的原理
１、构造
qE 1500 B Vy Vt V0
如图,电子在电势差为U 例4：如图,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U 始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场 入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中, 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, 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ф变大的是 情况中,一定能使电子的偏转角 变大的是 ( B ) 变大、 变小、 (A)U1变大、U2变大 (B)U1变小、U2变大 变大、 变小、 (C)U1变大、U2变小 (D)U1变小、U2变小

《带电粒子在电场中的运动》人教版高二物理选修3-1PPT课件

《带电粒子在电场中的运动》人教版高二物理选修3-1PPT课件

新知探究
三、简单的逻辑联结词逻来自联 结词符号“或”
“∨”
“且”
“∧”
“非” 两个“﹁命”题同 时成立
复合命题 及记号
两个命题中至少有一 个成立
与集合联系
p或q 记作p∨q
p且q 记作p∧q
非p 记作﹁p
1.对命题p的否定 2.命题的否定与否命题是不同的概念
新知探究
p或q”、“p且q”、“非p”的真假性的判断 （1）“非p” --- 真假相反 （2）“p且q” ----- 一假必假,全真为真 （3）“p或q” ----- 一真必真,全假为假
一、命题及其关系 1．命题的定义
我们把用语言、符号或式子表达的，可以判断 真假 的 陈述句 叫做命题。其中判断为真 的语句叫做 真命题 ，判断为假的语句叫做 假命题 。
新知探究
2.四种命题及相互关系
原命题 若p，则q
互逆
互 否
否命题 若¬ p，则¬ q
互逆
注：四种命题的真假性之间的关系 （1）互为逆否命题的命题，真假性相同 ； （2）互为逆命题或否命题的命题，真假性没有关系。
F
+
+q m
ｖ=?
__
试计算粒子到达负 极板时的速度？
U
一：带电粒子的加速运动
方法一：动力学观点： 主要利用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律
U
+
q
m
a F qU m md
①
_
v2 2ad
②
d
由①②得 v 2qU
③
带电粒子的加速
m
一：带电粒子的加速运动
方法二：能量观点 ——利用动能定理
qU 1 mv2 2

物理：1.9《带电粒子在电场中的运动》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)

物理：1.9《带电粒子在电场中的运动》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)

仪器自身产生的锯齿形电压 荧 光 ，在
屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象 屏上就会出现按 偏转电压规律变化的可视图象. 偏转电压规律变化的可视图象
一、带电粒子的加速 1．受力分析：因带电粒子(电子、质子、α粒子 受 ．受力分析：因带电粒子 电子 质子、 粒子 电子、 粒子)受 到的重力远远小于电场力， 到的重力远远小于电场力，所以讨论带电粒子在电场中 运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、 运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则 不可忽略重力， 不可忽略重力，在分析这类问题时只需求电场力与重力 的合力就可以了. 的合力就可以了
(3)偏转角度：tanθ＝ 偏转角度： 偏转角度 ＝
四、示波管的原理 1．构造 ． 示波管是示波器的核心部件， 示波管是示波器的核心部件 ， 外部是一个抽成真 空的玻璃壳，内部主要由 电子枪由发 射电 子的灯 丝 、 ( 由发射电 空的玻璃壳， 加速电极组成)、 加速电极组成 、 YY′组成 和 组成)和 组成 偏转电极 (由偏转电极 由偏转电极XX′和偏转电极 由偏转电极 和偏转电极
第九节 带电粒子在电场中的运动
学习目标： 掌握带电粒子在电场中加速和偏转 学习目标 ： 1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转 所遵循的规律. 所遵循的规律 2．知道示波管的主要构造和工作原理. ．知道示波管的主要构造和工作原理 重点难点： 重点难点 ： 应用动力学的观点和功能关系来分析 带电粒子在电场中的加速和偏转问题. 带电粒子在电场中的加速和偏转问题 易错问题： 易错问题 ： 何时考虑带电粒子在电场中运动时的 重力. 重力
一、带电粒子 1．带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小， ．带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小， 静电力，故重力可以忽略. 重力 远小于 静电力，故重力可以忽略 2．带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是 ． 加速和偏转. 加速和偏转

人教版 高二物理 选修3-1 第一章：1.9《带电粒子在电场中的运动》(共23张PPT)

人教版 高二物理 选修3-1 第一章：1.9《带电粒子在电场中的运动》(共23张PPT)

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要点提示
带电粒子在匀强电场中的运动
(一)带电粒子的加速 (二)带电粒子的偏转 (三)示波管的原理
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，α粒子，正负离 子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，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。除有说明 或暗示外,一般都考虑重力。
三、示波管的原理
１、构造
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
（1）电子枪：发射并加速电子
Y
X’
X
Y’
荧光屏
（2）偏转电极：YY′使电子束竖直偏转；XX′使电子束水平偏转
（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
2、原理
（１）ＹＹ′的作用：被电子枪加速后在ＹＹ′的电场中做匀变速 曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑， 可推得在竖直方向偏移：
+++++++++
d
q、m +
v0
侧移
U
y
F
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+θ
v0
l
vy v
偏转角
二、带电粒子的偏转
如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板长
为L，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电子
（质量为m）从极板中央以水平速度v0射入电场。求 电子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的
题时，一般都是利用动能定理进行处理。

人教版高中物理选修3-1第9节带电粒子在电场中的运动

人教版高中物理选修3-1第9节带电粒子在电场中的运动

高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第9节带电粒子在电场中的运动1.带电粒子仅在电场力作用下加速时，可根据动能定理求速度。

2．带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场时，如果仅受电场力，则做类平抛运动。

3．示波管利用了带电粒子在电场中的加速和偏转原理。

1．常见带电粒子及受力特点 电子、质子、α粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，通常情况下，重力可以忽略。

2．加速(1)若带电粒子的初速度为零，经过电势差为U 的电场加速后，由动能定理得qU ＝12m v 2，则v ＝ 2qU m。

(2)若带电粒子以与电场线平行的初速度v 0进入匀强电场，带电粒子做直线运动，则qU ＝12m v 2－12m v 20。

[重点诠释]1．电场中的带电粒子的分类(1)带电的基本粒子：如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和电场力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，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，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力。

某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定。

2．求带电粒子的速度的两种方法(1)从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运动学知识求解。

由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度的大小为：α＝F m ＝Eq m ＝Uq md若一个带正电荷的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d ，则由公式v 2t －v 20＝2ax 可求得带电粒子到达负极板时的速度为v＝ 2ad ＝ 2Uq m。

(2)从功能关系角度出发，用动能定理求解。

带电粒子运动过程中，只受电场力作用，电场力做的功为：W ＝qU根据动能定理有：W ＝12m v 2－0，解得v ＝ 2Uq m。

1.两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A 点，然后返回，如图1－9－1所示，OA 间距为h ，此电子具有初动能是( )A ．edh /UB ．edUhC ．eU /dhD ．eUh /d解析：电子从O 点运动到A 点，只受电场力，不计重力，则电 图 1－9－1场力做负功，由动能定理得eU OA ＝12m v 20平行板间电场为匀强电场，所以U OA ＝Eh ，而E ＝U /d求得12m v 20＝eUh d，D 正确。

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������ a=������
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������������ ������
偏转角为
������������ = ������������, 离开电场时的偏转量 ������ ������������������ φ, 则 tan φ= ⊥ = 。 ������0 ������������������0 2
填一填练一练Fra bibliotek如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电 子到达Q板时的速度,下列说法正确的是( )
A.两板间距离越大,加速的时间就越长, 获得的速率就越大 B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大 C.与两板间距离无关,仅与加速电压有关 D.以上说法均不正确
解析:电子由 P 至 Q 的过程中, 静电力做功, 根据动能定理有 eU=2mv 2 , 得 v= 答案:C
1 ������������������ y=2at2 =2������������������ 2 。 离开电场时的 0
2
填一填
练一练
三、示波管(见课本第35页) 1.构造 示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部 主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏 转电极XX'和偏转电极YY'组成)和荧光屏组成,如图所示。 2.原理 灯丝被电源加热后,发射热电子,发射出来的电子经过加速电场加 速后,以很大的速度进入偏转电场,如在偏转电极YY'之间加一个待 显示的信号电压,在偏转电极XX'上加一仪器自身产生的锯齿形电 压,在荧光屏上就会出现待测信号在一个周期内随时间变化的稳定 图象了。
1
3mp 、 电荷量应为 e;钠离子 Na+的质量比其他三种粒子的质量都大(由于 是选择性推断题, 对此未记质量数也无妨)、电荷量应为 e。
①根据 qU=2mv 2 可以导出 v=
正比、与 ������成反比, 或者与
1
2������������ ������
对于各种粒子来说, 加速电压 U 都是相同的。因此 v 与
1 2������������ , 速度大小与 ������
U 有关, 与距离无关。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一带电粒子在电场中的加速问题
粒子加速器是利用周期性变化的电场使带电粒子在其中不断被 加速的仪器,右图为加速器的一种——直线加速器。思考: 为使粒子不断被加速,粒子运动到每个空隙时,电场方向应如何 变化?
(1)若初速度为零, 则 qU=2mv 2。
1 2
1
(2)若初速度不为零, 则 qU= mv 2- ������������0 2。
1 2
填一填
练一练
二、匀强电场中带电粒子的偏转(见课本第34页) 1.运动状态分析 带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,受到恒定的 与初速度方向垂直的静电力作用而做匀变速曲线运动。 2.偏转问题的处理方法:将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力 方向进行分解。 (1)沿初速度方向的分运动为匀速直线运动,满足x=v0t。 (2)沿静电力方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动,
2������α������ ������α 2������������ 3������p 2������������ ������p
������ 成正比。 ������
������ 成
因为质子和钠离子所带的电荷量相同, 而钠离子的质量却比质 子大得多, 所以可断定——电场加速后的质子速度应比钠离子大得 多。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
②为了严格和慎重起见, 我们对被加速后的 α 粒子、 氚核、 质子
的速度进行下列推导:对于 α 粒子——质量为 4mp 、电荷量为 2e v α=
9
带电粒子在电场中的运动
情景导入
思维导图
被称为世界上规模最庞大的科学工程的欧 洲大型强子对撞机 LHC 如图所示 ,于北京 时间 2008 年 9 月 10 日 15 时正式启动,第 一束质子束被注入对撞机,通过安装在地 下 100 m 深的 27 km 长环形隧道内开始运 行,并顺利运行一周,完成首次测试。 大型强子对撞机的建造是为了解开宇宙大 爆炸之谜。按计划,质子束流会达到 7 万 亿电子伏特的能量(此能量将是以前世界 纪录的 7 倍),当两个强子束流在高能状态 下以接近光速正面相撞时,将产生令人畏 惧的反应能量,堪比宇宙大爆炸。科学家 希望能重建“大爆炸”发生后的宇宙形态 , 探寻宇宙形成之谜。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题1】 有四种粒子:α粒子、氚核、质子和钠离子,从初速度为 零的状态经过加速电压为U的电场之后,请分析哪种粒子的速度最大。
4 3 α 粒子 2 He 的质量应为 4mp 、 电荷量应为 2e;氚核 1 H 的质量应为
解析:若以 mp 表示质子 1 H 的质量、以 e 表示质子的电荷量, 则
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.常见带电粒子及受力特点 电子、质子、α粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远 大于重力,通常情况下,重力可以忽略。 2.受力分析 因带电粒子(电子、质子、α粒子等)受到的重力远远小于静电力, 所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时忽略重力,而带电液滴、 小球等则不可忽略重力,在分析这类问题时只需求静电力与重力的 合力就可以了。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
3.处理带电粒子在电场中加速问题的两种方法 可以从动力学和功能关系两个角度分析如下:
动力学角度 功能关系角度
应用 应用牛顿第二定律以及匀 功的公式及动能定理 知识 变速直线运动公式 可以是匀强电场, 也可以是非匀 适用 匀强电场, 静电力是恒力 强电场, 静电力可以是恒力, 也可 条件 以是变力
填一填
练一练
一、带电粒子的加速(见课本第33页) 1.运动状态分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的静电力与运 动方向在同一直线上,做匀变速直线运动,可以根据带电粒子受到 的静电力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定粒子 的速度、位移等。 2.用功能观点分析 可以根据静电力对带电粒子做的功,研究粒子的电势能变化,利用 动能定理研究全过程中能量的转化,研究带电粒子的速度变化、发 生的位移等。