16示波器的奥秘

《示波器的奥秘》【教学目标】1、知识与技能(1)理解带电粒子在匀强磁场中加速和偏转的原理。

(2)能用带电粒子在电场中运动的规律，分析解决实际问题。

(3)了解示波管的构造和原理。

2、过程与方法通过探究带电粒子在匀强电场中的运动规律，了解物理学的研究方法，尝试解决实际问题。

通过查阅资料了解示波器的原理，培养学生自主学习的能力。

3、情感态度与价值观了解带电粒子在匀强电场中的运动规律对科技进步的积极作用，培养学生参与科学探究活动的热情，培养将科学服务人类的意识。

【教学重点】带电粒子在匀强磁场中加速和偏转的原理【教学难点】带电粒子在匀强磁场中的偏转【教学策略】先学后教、当堂训练。

【教具及教学媒体运用】J2459学生示波器、flash课件和PPT课件、学案【板书设计】第六节 示波器的奥秘1、带电粒子的加速方法一：根据动力学和运动学方法求解(点评：动力学和运动学方法只适用于匀强电场) 方法二：根据动能定理求解(点评：根据动能定理求解，过程简捷。

不仅适用于匀强电场，同样适用于两金属板是其它形状，中间的电场不是匀强电场的情况)2、带电粒子的偏转 (1)带电粒子在电场中的运动及运动方程 (2)带电粒子飞过电场的时间：T ＝Lv 0(3)带电粒子离开电场时偏转的侧位移：y ＝12at 2＝qUL 22mdv 02＝L2tan φ(4)带电粒子离开电场时的速度大小(5)带电粒子离开电场时的偏角tan φ＝v y v x ＝v ⊥v 0＝qL mdv 02U φ＝arctan(qLmdv 02U) 可以证明，将带电粒子的速度方向反向延长后交于极板中线上的中点。

(6)带电粒子射出偏转电场后打到荧光屏上 3、示波管的原理 (1)构造及作用 (2)原理【学案设计】【课题】 ： 第六节 示波器的奥秘 【学习目标】1.熟知带电粒子在匀强电场中的各种运动2.了解示波管，示波器及其应用 【知识扫描】1．带电粒子在匀强电场中的平衡（1）带电粒子在匀强电场中静止时，如果只受重力和电场力，则电场力的方向为 。

1.6 示波器的奥秘完成《金版学案》《教材提炼自主学习》部分。

探究案探究1 带电粒子的加速【例1】在真空中有一对平行金属板，由于接在电池组上而带电，两板间的电势差为U.若一个质量为m、带正电荷q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，板间距为d.(1)带电粒子在电场中受哪些力作用？重力能否忽略不计？(2)粒子在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度．【例2】如图所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？探究2 带电粒子的偏转【例3】如图所示，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，荷量为q的带正电粒子以速度v0水平射入两极板间，不计粒子的重力．(1)粒子受力情况怎样？做什么性质的运动？(2)若板长为l，板间电压为U，板间距为d，粒子质量为m，电荷量为q，求粒子的加速度和通过电场的时间．(3)当粒子离开电场时，粒子水平方向和竖直方向的速度分别为多大？合速度与初速度方向的夹角θ的正切值为多少？(4)粒子沿电场方向的偏移量y为多少？(5)速度的偏转角与位移和水平方向的夹角是否相同？【例4】如图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的偏移量；(3)若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？【课堂检测】1、(带电粒子在电场中的加速)如图所示，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是()A．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C．与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D．以上说法都不正确2．(带电粒子在电场中的偏转)一束电子流经U＝5 000 V的加速电压加速后，在与两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图6所示，若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5 cm，那么要使电子能从平行极板间的边缘飞出，则两个极板上最多能加多大电压？3.(对示波管原理的认识)如图8是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点．(1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．(2)若U YY′>0，U XX′＝0，则粒子向________板偏移，若U YY′＝0，U XX′>0，则粒子向________板偏移．训练案1．如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子(不计重力)－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将()A．沿电场线方向做匀加速直线运动B．沿电场线方向做变加速直线运动C．沿电场线方向做匀减速直线运动D．偏离电场线方向做曲线运动2．如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两板间的电压不变，则()A．当增大两板间的距离时，速度v增大B．当减小两板间的距离时，速度v减小C．当减小两板间的距离时，速度v不变D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大,3，如图所示是一个示波器工作原理图，电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h，两平行板间距离为d，电势差为U，板长为l，每单位电压引起的偏移量(h/U)叫示波器的灵敏度．若要提高其灵敏度，可采用下列方法中的()A．增大两极板间的电压B．尽可能使板长l做得短些C．尽可能使板间距离d小些D．使电子入射速度v0大些4.如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则()A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷5.如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶16．两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是匀强电场．一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心．已知质子电荷量为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度E的大小；(2)α粒子在极板间运动的加速度a的大小；(3)α粒子的初速度v0的大小．7．一束电子从静止开始经加速电压U1加速后，以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间，如图10所示，金属板长为l，两板距离为d，竖直放置的荧光屏距金属板右端为L.若在两金属板间加直流电压U2时，光点偏离中线打在荧光屏上的P点，求.8．如图11所示，M、N为两块水平放置的平行金属板，板长为l，两板间的距离也为l，板间电压恒定，今有一带电粒子(重力不计)以一定的初速度沿两板正中间垂直进入电场，最后打在距两平行板右端距离为l的竖直屏上，粒子落点距O点的距离为.若大量的上述粒子(与原来的初速度一样，并忽略粒子间相互作用)从MN板间不同位置垂直进入电场．试求这些粒子打到竖直屏上的范围并在图中画出．。