物理19带电粒子在电场中的运动课件新人教版选修31课件
49页1、高中物理新人教版 选修-系列课件,第一章静电场,第九节 带电粒子在电场中 的运动,教学目标,知识与能力: 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: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。,1带电粒子在电场中的运动情况 (平衡、加速和减速),若带电粒子在电场中所受合力为零时,即F0时,粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。,分析:带电粒子处于静止状态,F0,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。,1带电粒子在电场中的运动情况 (平衡、加速和减速),若带电粒子在电场中所受合力为零时,即F0时,粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。,若F0(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
2、直线运动),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。,+ + + + + +,l l l l l l,vo,1带电粒子在电场中的运动情况 (平衡、加速和减速),若带电粒子在电场中所受合力为零时,即F0时,粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。,若F0(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),关于重力是否考虑的问题,1 、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况,2 、题目未明确的情况下:,a)基本粒子(如电子、质子、离子等)重力一般忽略.,b)带电颗粒(如液滴、尘埃、小球等)重力一般不能忽略.,讨论:,例题1: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
3、+q的小球在B板下方距离为H处,以初速度V0竖直向上从B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UAB应为多少?,解:将动能定理用于运动全过程,由W=Ek得,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、质子 B、氘核 C、氦核 D、钠离子,A,哪种粒子动能最大( ),C,BCD,练习: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(设电源电动势均为U) ( ),A.电子到达B板时的动能是Ue,B.电子从B板到达C板时动能的变化量为零,C.电子到达D板时动能为Ue,.电子在板与板间作往返运动,2带电粒子在电场中的偏转 (不计重力,且初速度voE,则带电粒子将在电场中做类平抛运动),物体在只受重力的作用下,被水平抛出,在水平方向上不受力,将做匀速直线运动,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运动的合运动。,【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力F0,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?,曲线运动,详细分析讲解例题2。,2、 带电粒
4、子在电场中的偏转,d,-q,l/2,解:粒子vo在电场中做类平抛运动 沿电场方向匀速运动所以有: L=vot 电子射出电场时, 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: a=F/m=eE/m=eU/md 由得: 代入数据得: y=0.36m 即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m 电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为vo,而垂直于电场方向的速度: 故电子离开电场时的偏转角为: 代入数据得: =6.8,【讨论】,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,要使它离开偏转电场时偏转角增大,可采用的办法有:( ) A、增加带电粒子的电量 B、降低加速电压; C、提高偏转电压; D、减小两平行板间的距离。,BCD,ACD,B,练习二:如图所示,有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场,它们分别落到A、B、C三点,则可判断( ),A.三个小球在电场中运动加速度关系是aAaBaC,D.落到A点的小球带正电,落到B点的小球不带电,C.三个小球在电场中运动时间相等,B.三个小球到达正
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