2019-2020學年高中物理 第一章 靜電場 9 帶電粒子在電場中的運動課件 新人教版選修3-1.ppt

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9帶電粒子在電場中的運動 知識自學 自我檢測 一 帶電粒子的加速閱讀教材第33頁 帶電粒子的加速 部分 會用動能定理求帶電粒子在電場中獲得的速度 1 運動狀態(tài)分析 帶電粒子 不計重力 沿電場方向射入勻強電場時 若所受電場力與速度方向同向 則粒子做勻加速直線運動 若所受電場力與速度方向反向 則粒子做勻減速直線運動 知識自學 自我檢測 知識自學 自我檢測 二 帶電粒子的偏轉閱讀教材第34 35頁 帶電粒子的偏轉 部分 了解什么是帶電粒子的偏轉 初步理解帶電粒子偏轉的處理方法 1 運動狀態(tài)分析 帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場 受到與初速度方向垂直的恒定電場力作用而做勻變速曲線運動 2 處理方法 帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場 將帶電粒子的運動沿初速度方向和靜電力方向進行分解 1 沿初速度方向的分運動為勻速直線運動 2 沿靜電力方向的分運動為初速度為零的勻加速直線運動 知識自學 自我檢測 三 示波管的原理閱讀教材第35 36頁 示波管的原理 部分 了解示波管的基本構造和原理 1 構造示波管是示波器的核心部件 外部是一個抽成真空的玻璃殼 內部主要由電子槍 發(fā)射電子的燈絲 加速電極組成 偏轉電極 由偏轉電極XX 和偏轉電極YY 組成 和熒光屏組成 2 工作原理燈絲被電源加熱后 發(fā)射熱電子 發(fā)射出來的電子經過加速電場加速后 以很大的速度進入偏轉電場 如在偏轉電極YY 之間加一個待顯示的信號電壓 在偏轉電極XX 上加一儀器自身產生的鋸齒形電壓 在熒光屏上就會出現待測信號在一個周期內隨時間變化的穩(wěn)定圖象了 知識自學 自我檢測 1 正誤判斷 1 帶電粒子在電場中一定做加速直線運動 解析 帶電粒子在電場中只受靜電力作用且速度為零或者是速度方向和電場力方向相同時 帶電粒子才做加速直線運動 答案 2 當帶電粒子的速度方向和電場力方向垂直時 帶電粒子才做曲線運動 解析 當帶電粒子只受電場力作用 且?guī)щ娏Ｗ拥乃俣确较蚝挽o電力方向不在同一直線上時 帶電粒子才做曲線運動 答案 知識自學 自我檢測 3 帶電粒子的偏轉問題可用運動的合成和分解的方法解決 解析 運動的合成和分解是解決曲線運動的常用方法 帶電粒子在電場中的偏轉是曲線運動 答案 4 電子在電子槍中做加速直線運動 解析 根據示波管的原理可知 發(fā)射電子的燈絲發(fā)出的電子在加速電極間做加速直線運動 答案 知識自學 自我檢測 2 一帶電粒子在電場中只受靜電力作用時 它不可能出現的運動狀態(tài)是 A 勻速直線運動B 勻加速直線運動C 勻減速直線運動D 勻變速曲線運動解析 粒子合力不為0 不可能做勻速直線運動 故A不可能 粒子合力不為0 當初速度方向與加速度方向相同 或相反 若受到的電場力恒定 就做勻加速 或勻減速 直線運動 故B C可能 粒子合力不為0 當初速度方向與加速度方向不在一條直線上 若受到的電場力恒定 就可做勻變速曲線運動 故D可能 答案 A 知識自學 自我檢測 3 下列粒子從靜止狀態(tài)經過電壓為U的電場加速后速度最大的是 答案 A 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 帶電粒子的加速在真空中有一對平行金屬板 由于接上電池組而帶電 兩板間電勢差為U 若一個質量為m 帶正電荷q的粒子 以初速度v0從正極板附近向負極板運動 試結合上述情境討論 1 怎樣計算它到達負極板時的速度 2 若粒子帶的是負電荷 初速度為v0 將做勻減速直線運動 如果能到達負極板 其速度如何 3 上述問題中 兩塊金屬板是平行的 兩板間的電場是勻強電場 如果兩金屬板是其他形狀 中間的電場不再均勻 上面的結果是否仍然適用 為什么 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 1 帶電粒子的分類及受力特點 1 電子 質子 粒子 離子等基本粒子 一般都不考慮重力 2 質量較大的微粒 帶電小球 帶電油滴 帶電顆粒等 除有說明或有明確的暗示外 處理問題時一般都不能忽略重力 2 處理帶電粒子在電場中加速問題的兩種方法可以從動力學和功能關系兩個角度分析如下 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 恒力作用時應用牛頓運動定律解題會使物理過程更加清晰 非勻強電場中所受力不再恒定 可用動能定理解題 解題過程簡潔明了 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 例題1 有四種粒子 粒子 氚核 質子和鈉離子 從初速度為零的狀態(tài)經過加速電壓為U的電場之后 請分析哪種粒子的速度最大 思考問題 1 四種粒子的質量之比為多少 答案 粒子 氚核 質子和鈉離子的質量之比為4 3 1 23 2 四種粒子的電荷量之比為多少 答案 粒子 氚核 質子和鈉離子的電荷量之比為2 1 1 1 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 答案 見解析 當堂檢測 探究一 探究二 當堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 帶電粒子的偏轉如圖所示 質量為m 電荷量為q的粒子以初速度v0垂直于電場方向射入兩極板間 兩平行板間存在方向豎直向下的勻強電場 已知板長為l 板間電壓為U 板間距為d 不計粒子的重力 試結合上述情境討論 1 怎樣求帶電粒子在電場中運動的時間t 2 粒子加速度大小是多少 方向如何 3 怎樣求粒子射出電場時在電場力方向上的偏轉距離 4 粒子離開電場時垂直電場方向和沿電場方向的速度 5 合速度與初速度方向的夾角 的正切值 6 粒子合位移與初速度方向的夾角 的正切值 探究一 探究二 當堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 當堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 3 幾個推論 4 運動軌跡 拋物線 帶電粒子在電場中的偏轉為類平拋運動 與平拋運動遵循相同的運動規(guī)律 即一個方向為勻速直線運動 另一個方向為初速度為零的勻加速直線運動 但加速度一般不等于g 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 例題2 一束電子流經U 500V的加速電壓加速后 在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場 如圖所示 若兩極板間距d 1 0cm 板長l 5 0cm 1 要使電子能從平行板間飛出 兩個極板上最多能加多大電壓 2 在保持所加最大電壓不變的情況下 將電子流改為質子流 質子能否從兩極板間飛出 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 當堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 1 如圖所示 電子由靜止開始從A板向B板運動 到達B板的速度為v 保持兩板間的電壓不變 則 A 當增大兩板間的距離時 速度v增大B 當減小兩板間的距離時 速度v減小C 當減小兩板間的距離時 速度v不變D 當減小兩板間的距離時 電子在兩板間運動的時間增大 探究一 探究二 1 2 3 當堂檢測 2 如圖所示 兩極板與電源相連 電子從負極板邊緣垂直電場方向射入勻強電場 且恰好從正極板邊緣飛出 現使電子射入速度變?yōu)樵瓉淼?倍 電子仍從原位置射入 且仍從正極板邊緣飛出 則兩極板長度應變?yōu)樵瓉淼?解析 由知 要使y不變 當v 2v0時 則l 2l0 故選項A正確 答案 A 探究一 探究二 1 2 3 當堂檢測 3 如圖所示 在點電荷 Q激發(fā)的電場中有A B兩點 將質子和 粒子分別從A點由靜止釋放到達B點時 它們的速度大小之比為多少