19《带电粒子在电场中的运动》课件(新人教版选修31).ppt

1、J2459J2459学生示波器学生示波器阴极射线管结构示意图阴极射线管结构示意图1牛顿第二定律的表达式？2动能定理的表达式？3平抛运动的相关知识点。4电场力做功的计算公式？复习提问：导语导语:带电粒子在电场中受到电场力作用带电粒子在电场中受到电场力作用,所以产生加速度所以产生加速度,速度速度的大小和方向都可能发生变化的大小和方向都可能发生变化.利用电场来改变或控制带电粒子利用电场来改变或控制带电粒子的运动的运动,是在电子仪器设备中常用的方法和手段对带电粒子在是在电子仪器设备中常用的方法和手段对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律，从做电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛

2、顿运动定律，从做功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律一般情况下，电场功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律一般情况下，电场对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作用：一对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作用：一是是使带电粒子加速，使带电粒子加速，二是二是使带电粒子偏转使带电粒子偏转学习导航学习导航要点提示要点提示带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动(一一)带电粒子的加速带电粒子的加速(二二)带电粒子的偏转带电粒子的偏转(三三)示波管的原理示波管的原理电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的、带电的基本粒子基本粒子：如电子，质子

3、，：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但并不能子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）忽略质量）2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明或暗示外：如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明或暗示外,一般都一般都考虑重力。考虑重力。1 1、受力分析、受力分析:水平向右的电场力水平向右的电场力 F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、运动分析、运动分析:初 速 度 为 零，加 速 度 为初 速 度 为 零，加 速 度 为a=qU/mda=qU/md的的匀加速直线运匀加速直线运动动。一

4、、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和平行金属板间加以电压炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和平行金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。设电子刚从金属丝射出时的速度为零。这个问题有几种解法这个问题有几种解法?哪种解哪种解法比较简便法比较简便?解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解adv22mqUv2mdqUmFa解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解221mvqUmqU

5、v2由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！方法仍适用！若粒子的初速度为零若粒子的初速度为零,则则:qUmv221若粒子的初速度不为零若粒子的初速度不为零,则则:qUmvmv2202121 结论：结论：由于电场力做功，由于电场力做功，与电场是否匀强无关与电场是否匀强无关,与运动路径也无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的所以在处理电场对带电粒子的加速加速问题时，一般都是利用问题时，一般都是利用动能定动能定理理进行处理。进行处理。二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转1 1、受力分析：、受力分析：电

6、子受到竖直向上的电场力电子受到竖直向上的电场力F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、运动分析、运动分析:电子作电子作类平抛类平抛运动运动。UL L+-Y dY Y v v0 0 FV解解:电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动零的匀加速直线运动.加速度加速度mdeUmEmFae所以偏移距离所以偏移距离所以偏移角度所以偏移角度20222121vlmdeUaty200000tanmdveUlvvlmdeUvatvvy水平方向做匀速直线运动水平方向做匀速直线运动00vlttvl得到时间所以水平距离所以水平距离 粒子在与电场平行的方向上做粒

7、子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加初速为零的匀加速运动速运动结论：结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个问题就是一个类平抛类平抛的问题的问题 粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动、构造、构造电子枪电子枪偏转电极偏转电极-+荧光屏荧光屏YYXXYYXX（1）电子枪：发射并加速电子）电子枪：发射并加速电子（2）偏转电极：）偏转电极：YY使电子束竖直偏转；使电子束竖直偏转；XX使电子束水平偏转使电子束水平偏转（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。）荧光屏：电子束打到荧光屏上能

8、使该处的荧光物质发光。三、示波管的原理三、示波管的原理2、原理、原理（）（）的作用：被电子枪加速后在的作用：被电子枪加速后在的电场中做匀变速曲线运动，出电的电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：UlLdmvqlyyy)2(2021若信号电压若信号电压tUumsin则则tyymsin如果在XX 之间不加电压,而在YY之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？YYX y随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一随信号电压同步变化，但由于

9、视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条条竖直的亮线竖直的亮线X示波器图象示波器图象UXt扫描电压扫描电压（）（）的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在上的电压而变化，若上的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动扫描，如果扫所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线水平的亮线示波器图象示波器图象YYXX如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间之间加加锯齿形扫描电压锯

10、齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看到什么图形？XYOA BCD EFAB CD EFABOCt1DEFt2如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与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随时间变化的稳定就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象图象XYYXUXt示波器图象示波器图象课堂小结：课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、二、利用电场使带电粒子偏转利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动类似平抛运动的分析方法的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动作业作业1 1、问题与练习、问题与练习1 1、4 4、5 52 2、总结带电粒子在匀强电场中的运动性、总结带电粒子在匀强电场中的运动性质（不计重力）质（不计重力）