高中物理6.3带电粒子在电场中的运动电容器知识点总结课件

•一、电容器、电容•1．电容器：两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成电容器．•电容器的充电就是使电容器带电的过程；电容器的放电就是使电容器失去电荷的过程；电容器带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值．•2．电容•(1)定义：电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值．•(2)定义式：________.•(3)物理意义：表示电容器________本领大小的物理量．•(4)单位：法拉(F)；1F＝________μF＝________pF.•二、带电粒子在电场中的加速•带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做________运动．有两种分析方法：1．用动力学观点分析：a＝qEm，E＝Ud，v2－v02＝2ad.2．用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化，qU＝12mv2－12mv02.•三、带电粒子在匀强电场中的偏转•如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，不考虑重力时，则带电粒子在电场中将做类平抛运动，如图所示．•1．类平抛运动的一般处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的________运动和沿电场力方向________运动．•根据________的知识就可解决有关问题．•2．基本公式运动时间t＝lv0(板长为l，板间距离为d，板间电压为U)．加速度a＝Fm＝qEm＝Uqdm.离开电场的偏转量y＝12at2＝________.偏转角tanα＝vyv0＝atv0＝________.•四、示波器•示波器是用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示．•1．如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑．•2．YY′上加的是待显示的________，XX′上是机器自身的锯齿形电压，叫做________．若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象．•思考：电容器的电容和电容器所带的电荷量成正比吗？•四、1.中心2.信号电压扫描电压•思考：不；电容器的电容大小是由其本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少，带不带电荷无关．答案：一、2.电荷量电压C＝QU容纳电荷1061012二、匀变速直线三、1.匀速直线初速度为0的匀加速直线运动的合成与分解2.12·qUmd·l2v2qULmv02d1．主要的理论依据(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数εr间的关系C＝εrS4kπd.(2)平行板电容器内部是匀强电场，所以场强E＝Ud.(3)电容器所带电荷量Q＝CU.(4)由以上三式得E＝4kπQεrS，该式常用于Q保持不变的情况中．•2．电容器的动态分析方法•主要分两种情况：•(1)平行板电容器充电后，继续与电源的两极相连，因此两极板间的电压不变，当电容器的d、S、εr变化时，将引起电容器的C、Q、E的变化．(U不变)即C＝εrS4kπd∝εrSd，Q＝UC∝εrSd，E＝Ud∝1d.(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接，因此电容器带电荷量Q不变，当电容器的d、S、εr变化时，将引起电容器的C、U、E变化．(Q不变)即C＝εrS4kπd∝εrSd，U＝QC∝dεS，E＝4kπQεS∝1εS.•1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法：•(1)运动和力的观点：运用牛顿第二定律和运动学知识求解；•(2)能量转化的观点：运用动能定理和功能关系求解．•2．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题•(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．•(2)是否考虑重力要依据情况而定．•基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．•带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力．3．带电粒子在电场中偏转的讨论在图中，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U，若粒子飞离偏转电场时的偏距为y，偏转角为θ，则tanθ＝vyvx＝aytv0＝qUlmdv02y＝12ayt2＝12qUmd·l2v02＝qUl22mdv02带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点．所以侧移距离也可表示为y＝l2tanθ，所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样．若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则qU0＝12mv02，即y＝Ul24dU0，tanθ＝yx＝Ul2dU0.由以上讨论可知，粒子的偏转角和偏距与粒子的q、m无关，仅决定于加速电场和偏转电场．即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的．•1．处理带电粒子在复合场中的运动是否考虑重力的问题•(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．•(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不忽略重力．•2．在考虑重力时，由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，可用正交分解法•处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量．•3．用能量的观点处理带电粒子在电场中的运动•从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑恰当的规律解题．如果选用动能定律，要分清有几个力做功，做正功还是负功，是恒力做功还是变力做功，以及初、末状态的动能；如果选用能量守恒定律解题，要分清有多少种形式的能参与转化，哪种能量增加，哪种能量减少，并注意电场力做功与路径无关．