高一物理《帶電粒子在電場中運動》課件（人教版選修3-1）

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,歡迎進入物理課堂,13.8帶電粒子在電場中的運動,復習回顧,(1）牛頓第二定律的內容是什么?a=F合/m（注意是F合）（2）動能定理的表達式是什么W合=△Ek=（注意是合力做的功）（3）平拋運動的相關知識點。（4）靜電力做功的計算方法。W=Fscosθ（恒力→勻強電場）W=qU（任何電場）,一、帶電粒子的加速,如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負板時的速度有多大？(不考慮粒子的重力）,1、受力分析:,水平向右的電場力F＝Eq=qU/d,2、運動分析:,初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運動。,解法一運用運動學知識求解,解法二運用能量知識求解,思考題,如兩極板間不是勻強電場該用何種方法求解？為什么？,由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，第二種方法仍適用！,思路:,結論：由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用動能定理進行處理。,二、帶電粒子的偏轉,1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。,2.運動規(guī)律分析:粒子作類平拋運動。,x方向：勻速直線運動Y方向：加速度為的勻加速直線運動。,3.x方向,4.y方向,5、離開電場時的偏轉角度的正切：,思考：偏轉量和偏轉角與電荷和電壓、動能有什么關系？,y/L=,=,,偏轉后的路徑可以看作是從極板中點沿直線射出的,結論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動,,,,,,,φ,v0,vy,,,,,+,_,,三、加速和偏轉一體,,偏轉量和偏轉角與粒子的電荷和質量都無關！全部同號粒子的軌跡相同!,思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉電場里偏轉，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。,答案：通過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉量和偏轉角由加速電場和偏轉電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。,,在右圖中設加速電壓為U，電子電量為e質量為m。,由W=△EK，,,四、示波器,,若電壓按正弦規(guī)律變化，如U=Umsinωt,偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水平方向或豎直方向做簡諧運動,,,四、示波器,1、作用：觀察電信號隨時間變化的情況(u-t圖),2、組成：示波管（內部是真空的）、電子槍、偏轉電極和熒光屏組成。,3、原理,（1）偏轉電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑。,（2）僅在XX1（或YY1）加電壓①若所加電壓穩(wěn)定，則電子流被加速、偏轉后射到XX1（或YY1）所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）②若所加電壓有變化則亮點會在對應方向上移動。,（3）在水平方向加劇齒波就能顯示豎直方向加的電信號的u-t圖，并可以根據單位U的偏轉量計算電壓值。還能根據同步時加的水平信號頻率知道所測信號頻率,課堂小結：,一、利用電場使帶電粒子加速,二、利用電場使帶電粒子偏轉,,從動力學和運動學角度分析,從做功和能量的角度分析,類似平拋運動的分析方法,粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動,粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運動,,幾個重要問題,重力的忽略問題:,偏轉電壓的變化問題:,偏轉后的路徑可以看作是從極板中點沿直線射出的問題:,偏轉和加速一體的全部同號粒子的軌跡相同的問題:,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,