高中物理（人教版）選修3-1 第1章 第9節(jié)　帶電粒子在電場中的運(yùn)動

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第九節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)所遵循的規(guī)律 2 知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理 重點(diǎn)難點(diǎn) 應(yīng)用動力學(xué)的觀點(diǎn)和功能關(guān)系來分析帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題 核心要點(diǎn)突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第九節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 帶電粒子1 帶電粒子 如電子 質(zhì)子等 由于質(zhì)量很小 重力 靜電力 故重力可以忽略 2 帶電粒子在電場中運(yùn)動的兩種最簡單的情況是加速和偏轉(zhuǎn) 遠(yuǎn)小于 二 帶電粒子的加速如圖1 9 1所示 質(zhì)量為m 帶正電荷q的粒子 在靜電力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動的過程中 圖1 9 1 qU 三 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1 進(jìn)入電場的方式 以初速度v0垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場 2 受力特點(diǎn) 電場力大小 且方向與初速度v0的方向 3 運(yùn)動特點(diǎn) 做 運(yùn)動 與力學(xué)中的 類似 4 運(yùn)動規(guī)律 如圖1 9 2所示 圖1 9 2 不變 垂直 勻變速曲線 平拋運(yùn)動 v0 v0t 四 示波管的原理1 構(gòu)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(nèi)部主要由 由發(fā)射電子的燈絲 加速電極組成 由偏轉(zhuǎn)電極XX 和偏轉(zhuǎn)電極YY 組成 和 組成 如圖1 9 3所示 圖1 9 3 電子槍 偏轉(zhuǎn)電極 熒光屏 2 原理燈絲被電源加熱后 出現(xiàn)熱電子發(fā)射 發(fā)射出來的電子經(jīng)加速電場加速后 以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場 如在電極YY 之間加一個待顯示的信號電壓 在XX 偏轉(zhuǎn)板上加一儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓 在熒光屏上就會出現(xiàn)按YY 偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖象 核心要點(diǎn)突破 一 帶電粒子的加速1 受力分析 因帶電粒子 電子 質(zhì)子 粒子 受到的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場力 所以討論帶電粒子在電場中運(yùn)動的問題時可忽略重力 而帶電液滴 小球 塵埃則不可忽略重力 在分析這類問題時只需求電場力與重力的合力就可以了 2 處理方法 可以從動力學(xué)和功能關(guān)系兩個角度進(jìn)行分析 其比較如下 特別提醒 1 對帶電粒子進(jìn)行受力分析 運(yùn)動特點(diǎn)分析 力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的關(guān)鍵 2 選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關(guān)系角度考慮 應(yīng)用功能關(guān)系列式簡單 方便 不易出錯 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 如圖1 9 4所示 電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動 當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時速度為v 保持兩板間電壓不變 則 圖1 9 4 A 當(dāng)增大兩板間距離時 v增大B 當(dāng)減小兩板間距離時 v增大C 當(dāng)改變兩板間距離時 v不變D 當(dāng)增大兩板間距離時 電子在兩板間運(yùn)動的時間增大 特別提醒 對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題也可以選擇動能定理求解 但只能求出速度的大小 不能求出速度的方向 涉及到方向問題 必須采用把運(yùn)動分解的方法 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 如圖1 9 6所示 兩金屬板與電源相連接 電子從負(fù)極板邊緣垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場 且恰好從正極板邊緣飛出 現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?而電子仍從原位置射入 且仍從正極邊緣飛出 則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?圖1 9 6 課堂互動講練 如圖1 9 7所示 在點(diǎn)電荷 Q的電場中有A B兩點(diǎn) 將質(zhì)子和 粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時 它們的速度大小之比為多少 思路點(diǎn)撥 帶電粒子被加速 在勻強(qiáng)電場中做勻加速直線運(yùn)動 在非勻強(qiáng)電場中做變速運(yùn)動 解決問題的方法是利用動能定理 圖1 9 7 名師歸納 由于非勻強(qiáng)電場中帶電粒子的運(yùn)動為變加速運(yùn)動 因此不能通過求加速度的方法來求速度 但由于電場力做功W qU對于不論是勻強(qiáng)電場還是非勻強(qiáng)電場都適用 因此可以利用動能定理 通過功能關(guān)系來解決 變式訓(xùn)練1 2011年福建師大附中高二檢測 如圖1 9 8所示 兩塊平行金屬板M N豎直放置 它們的電壓恒為U 一電子 不計重力 從N板靜止釋放 它運(yùn)動到M板時速率為v 現(xiàn)將M板水平向右移動一段距離 再次將電子從N板靜止釋放 下列判斷正確的是 圖1 9 8 A 金屬板M N的帶電荷量不變B 電子運(yùn)動過程的加速度變大C 電子運(yùn)動到M板所用的時間變長D 電子運(yùn)動到M板時速率變小 2011年聊城三中高二月考 一束電子流在經(jīng)U 5000V的加速電壓加速后 在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場 如圖1 9 9所示 若兩板間距d 1 0cm 板長l 5 0cm 那么要使電子能從平行板間飛出 兩個極板上最大能加多大電壓 圖1 9 9 思路點(diǎn)撥 電子經(jīng)加速后水平飛入兩板之間做類平拋運(yùn)動 兩板間所加電壓的最大值對應(yīng)電子恰好沿板右邊緣飛出的情況 答案 400V 2 粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板 對應(yīng)著同一臨界狀態(tài) 擦邊球 根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)來確定極值 也是求解極值問題的常用方法 變式訓(xùn)練2示波管是一種多功能電學(xué)儀器 它的工作原理可以等效成下列情況 如圖1 9 10所示 真空室中電極K發(fā)出電子 初速度不計 經(jīng)過電壓為U1的加速電場后 由小孔S沿水平金屬板A B間的中心線射入板中 金屬板長為L 相距為d 當(dāng)A B間電壓為U2時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn) 已知電子的質(zhì)量為m 電荷量為e 不計電子重力 下列情況中一定能使亮點(diǎn)偏離中心距離變大的是 A U1變大 U2變大B U1變小 U2變大C U1變大 U2變小D U1變小 U2變小 圖1 9 10 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全