带电粒子在电场中的运动
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mv d 2202qlUymvd200yvqUlvmdv物理选修3-1 第一章 静电场
1-9 带电粒子在电场中的运动
教学目标
1.使学生理解和掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律；
2.知道示波器的主要构造和工作原理；
3.学习使用静电力做功,电势､电势差等概念解决带电粒子在电场中运动时的能量转化问题。
课前自主学习
一､带电粒子在电场中的加速
1.常见带电粒子及受力特点
电子､质子､α粒子,离子等带电粒子在电场中受到静电力远大于重力,通常情况下,重力能够忽略。
2.带电粒子的加速
(1) 带电粒子以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场，带电粒子做直线运动,
则：
(2) 带电粒子的初速度为零,经过电势差为U的电场加速后：
二､带电粒子的偏转
1.进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场；
2.受力特点：电场力大小不变,且方向与初速度方向垂直 ；
3.运动特点：做匀变速曲线运动,与力学中平抛运动类似,故称做类平抛运动；
4.运动规律：
(1)垂直电场方向,速度vx=v0,位移x=v0t
(2)平行电场方向：速度vy= ， 位移
(3)偏转角度tanθ=
三、示波管的原理
1、示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器，其核心部分是示波管；
2、示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成；
3、原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。
2202022FqEqUammmdVVadqUVVmqUmmVVo22212122oqUVmV新课教学：
一、带电粒子的加速
牛顿运动学推导：
动能定理推导：
例题1、炽热的金属丝能够发射电子．如图所示，在炽热金属丝和金属板之间加以电压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．求电子穿出后的速度有多大？（设电子刚从金属丝射出时的速度为零．电子的质量m=0.9×10 -30 Kg，电子的电荷量e=1.6×10 -19 C）
考点小练：
1、让原来静止的氢核,氘核,氚的混合物经同一电场加速后,它们具有
A.相同的速度 B.相同的动能
C.相同的速率 D.以上都不对
2、在例1中,加速后,速度最大的是_________
3、如图所示，在点电荷+Q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点时它们速度大小之比为多少？
4、如图所示，带负电的质点静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8cm,两板间的电势差为300v.如果两板间的电势差减小到60v,则该质点运动到极板上需要多少时间?
2222201.2244.2qUlqUlUlyatdmvdqUdUUltanUd偏偏偏加加偏加偏角2二、带电粒子的偏转
使用运动合成推导（略）
例题2、如图, 两个相同极板Y于Y’的长度l=6.0cm,相距d=2cm,极板间的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度V0=3.0×107m/s.求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ？
推论1：粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交于一点,此点平分沿初速度方向的位移。
推论2.带电粒子先经加速电场(电压U加)加速,又进入偏转电压(电压U偏),射出偏转电压时侧移
由以上分析可知：不同的带电粒子(电性相同),若经同一电场加速后,又进入同一偏转电场,则它们的运动轨迹必然重合。
考点小练：
5、如图所示,静止的电子在加速电压为U1的电场的作用下从O经P板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压U2的作用下偏转一段距离.现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该( )
A.使U2加倍 B.使U2变为原来的4倍
倍 D.使U2变为原来的 倍 C.使U2变为原来的
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6、一束电子流在经U=5 000 V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?
三、示波管的原理
1、示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
2、示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
3、示波管的工作原理：
偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑。
问题1：仅在XX，（或YY，）加电压，若所加电压稳定，则电子流被加速、偏转后射到荧光屏的哪个位置？
XX’（或YY’）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）。
问题2：若电压按正弦规律变化，如U=Umsinωt,在荧光屏上亮斑如何运动？
这斑在水平方向或竖直方向做来回的往复运动
示波管偏转位移的计算：
课堂小结：
一、利用电场使带电粒子加速（略）
二、利用电场使带电粒子偏转（略）
课后练习（略）
教学反思：
“带电粒子在电场中的运动”是高考中的重点难点，也是高考中经常考的内容之一，在本课时的教学中，我主要讲述了带电粒子在匀强电场中的加速和偏转，运用动能定理和运动的合成分解来解决问题，这也是带电粒子在电场中运动的两种基本解题思路。由于时间有限，带电粒子在非匀强电场中的运动没有过多提及，下一课时会接着阐述。
今天就讲到这里，感谢各位领导的光临指导!不足之处，请批评指正！ 2020221tanvlLmdqUvlmdqULyY
