高二物理课件带电粒子在电场中的运动高二物理课件

1.9带电粒子在电场中的运动回顾与思考1、动能定理=kWE合2、平抛运动：水平方向的匀速直线运动竖直方向自由落体运动3、学习目标1•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。2•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。3•了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。带电粒子的加速1.动力学角度带电粒子做匀变速直线运动：2.功能角度分析粒子只受静电力作用，静电力做的功等于粒子动能的变化量。222FEqUqaUqvmmdmmvad若初速度为0，则：若初速度不为0，则：2102qUmv2Uqvm2201122qUmvmv202Uqvvmv0qmvud带电粒子的偏转1.动力学分析带电粒子以初速度v0垂直进入平行板产生的匀强电场中，受到与初速度方向垂直的静电力的作用做匀变速曲线运动，是类平抛运动。2.运动的分析（1）在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。（2）在平行于电场线方向，受到静电力做初速度为0的匀加速直线运动。偏转角侧移3.深入探究ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ①粒子受力情况：仅受电场力：②粒子在极板间运动的时间：③粒子在极板间运动的加速度：④粒子射出电场时的偏转距离：①粒子离开电场时竖直方向的速度：②粒子射出电场时速度的偏转角θ满足：0LtvUFqEqdFEqUqammmd合2220122UqLyatmdv0yUqLvatmdv200tanyvUqLvmdv由此可得到两个结论：①初速度相同的带电粒子，无论m、q是否相同，只要q/m相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。②初动能相同的带电粒子，只要q相同，无论m是否相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。4.粒子做类平抛运动的推论（1）不同的带电粒子由静止经过同一加速电场（U1）加速后，又进入同一偏转电场（U2），则它们的运动轨迹必然重合。不同的带电粒子由静止经过同一加速电场（U1）加速后，由动能定理得粒子加速后的速度为21012qUmv102Uqvm进入偏转电场后沿静电力方向的分速度偏转角θ的正切值粒子的偏转距离偏转角与偏转距离都与m、q无关，它们的运动轨迹必然重合20yUqLvatmdv222001tan2yvUqLULvmdvUd222222011224UqLULyatmdvUd（2）粒子从偏转电场射出时，其速度v的反向延长线过水平位移的中点。粒子偏转距离粒子射出速度的方向延长线交中线于O点，O点到电场右边缘为x，则222222011224UqLULyatmdvUd2202202.tan22mdvUqLyLxmdvqUL思考1.若考虑带电粒子的重力且重力方向与静电力方向相同，轨迹还是抛物线吗？为什么？是，因为重力与静电力在同一个方向，F合=mg+Eq，F合恒定且与初速度垂直，粒子仍做类平抛运动。2.若带电粒子的重力方向与静电力方向相反，当粒子垂直进入匀强电场中时，轨迹可能是什么图线？若mg=Eq，则粒子做匀速直线运动，轨迹是直线；若mg≠Eq，则轨迹为抛物线。示波管的原理1.作用：观察电信号随时间变化的情况2.组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成。电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’产生高速飞行的电子束使电子沿Y方向偏移使电子沿x方向偏移3.原理如果在电极XX之间不加电压，但在YY之间加不变的电压，使Y的电势比Y高(有时说这种情况是”Y正、Y负”)，电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置？电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’如果在YY之间不加电压，而在XX之间加不变的电压，（X正、X负），电子将打在荧光屏的什么位置？电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’示波管实际工作时，竖直偏转电极和水平偏转电极都加上电压，一般加在竖直偏转电极上的电压是要研究的信号，加在水平偏转方向的是扫描电压，若二者周期相同，在荧光屏上就会显示出信号电压随时间变化的波形图。课堂小结2201122qUmvmv巩固训练例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（），哪种粒子速度最大（）A、质子B、电子C、氘核D、氦核BD例2.如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）A、侧移相同B、偏转角相同C、到达屏上同一点D、到达屏上不同点ABC