2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-1.ppt

9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 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(huì)用動(dòng)能定理求帶電粒子在電場(chǎng)中獲得的速度 1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 帶電粒子 不計(jì)重力 沿電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí) 若所受電場(chǎng)力與速度方向同向 則粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 若所受電場(chǎng)力與速度方向反向 則粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 二 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)閱讀教材第34 35頁 帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 部分 了解什么是帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 初步理解帶電粒子偏轉(zhuǎn)的處理方法 1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng) 受到與初速度方向垂直的恒定電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 2 處理方法 帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng) 將帶電粒子的運(yùn)動(dòng)沿初速度方向和靜電力方向進(jìn)行分解 1 沿初速度方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 沿靜電力方向的分運(yùn)動(dòng)為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 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(gòu)造和原理 1 構(gòu)造示波管是示波器的核心部件 外部是一個(gè)抽成真空的玻璃殼 內(nèi)部主要由電子槍 發(fā)射電子的燈絲 加速電極組成 偏轉(zhuǎn)電極 由偏轉(zhuǎn)電極XX 和偏轉(zhuǎn)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(jīng)過加速電場(chǎng)加速后 以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 如在偏轉(zhuǎn)電極YY 之間加一個(gè)待顯示的信號(hào)電壓 在偏轉(zhuǎn)電極XX 上加一儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓 在熒光屏上就會(huì)出現(xiàn)待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象了 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 1 正誤判斷 1 帶電粒子在電場(chǎng)中一定做加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 帶電粒子在電場(chǎng)中只受靜電力作用且速度為零或者是速度方向和電場(chǎng)力方向相同時(shí) 帶電粒子才做加速直線運(yùn)動(dòng) 答案 2 當(dāng)帶電粒子的速度方向和電場(chǎng)力方向垂直時(shí) 帶電粒子才做曲線運(yùn)動(dòng) 解析 當(dāng)帶電粒子只受電場(chǎng)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(shí) 帶電粒子才做曲線運(yùn)動(dòng) 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 3 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題可用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法解決 解析 運(yùn)動(dòng)的合成和分解是解決曲線運(yùn)動(dòng)的常用方法 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)是曲線運(yùn)動(dòng) 答案 4 電子在電子槍中做加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 根據(jù)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(yùn)動(dòng) 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 2 一帶電粒子在電場(chǎng)中只受靜電力作用時(shí) 它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 A 勻速直線運(yùn)動(dòng)B 勻加速直線運(yùn)動(dòng)C 勻減速直線運(yùn)動(dòng)D 勻變速曲線運(yùn)動(dòng)解析 粒子合力不為0 不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 故A不可能 粒子合力不為0 當(dāng)初速度方向與加速度方向相同 或相反 若受到的電場(chǎng)力恒定 就做勻加速 或勻減速 直線運(yùn)動(dòng) 故B C可能 粒子合力不為0 當(dāng)初速度方向與加速度方向不在一條直線上 若受到的電場(chǎng)力恒定 就可做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 故D可能 答案 A 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 3 下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)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(duì)平行金屬板 由于接上電池組而帶電 兩板間電勢(shì)差為U 若一個(gè)質(zhì)量為m 帶正電荷q的粒子 以初速度v0從正極板附近向負(fù)極板運(yùn)動(dòng) 試結(jié)合上述情境討論 1 怎樣計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度 2 若粒子帶的是負(fù)電荷 初速度為v0 將做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 如果能到達(dá)負(fù)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(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) 如果兩金屬板是其他形狀 中間的電場(chǎng)不再均勻 上面的結(jié)果是否仍然適用 為什么 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測(cè) 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(diǎn) 1 電子 質(zhì)子 粒子 離子等基本粒子 一般都不考慮重力 2 質(zhì)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(shí)一般都不能忽略重力 2 處理帶電粒子在電場(chǎng)中加速問題的兩種方法可以從動(dòng)力學(xué)和功能關(guān)系兩個(gè)角度分析如下 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 恒力作用時(shí)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題會(huì)使物理過程更加清晰 非勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受力不再恒定 可用動(dòng)能定理解題 解題過程簡潔明了 當(dāng)堂檢測(cè) 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(zhì)子和鈉離子 從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加速電壓為U的電場(chǎng)之后 請(qǐng)分析哪種粒子的速度最大 思考問題 1 四種粒子的質(zhì)量之比為多少 答案 粒子 氚核 質(zhì)子和鈉離子的質(zhì)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(zhì)子和鈉離子的電荷量之比為2 1 1 1 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 答案 見解析 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖所示 質(zhì)量為m 電荷量為q的粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板間 兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) 已知板長為l 板間電壓為U 板間距為d 不計(jì)粒子的重力 試結(jié)合上述情境討論 1 怎樣求帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(chǎng)時(shí)在電場(chǎng)力方向上的偏轉(zhuǎn)距離 4 粒子離開電場(chǎng)時(shí)垂直電場(chǎng)方向和沿電場(chǎng)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(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 當(dāng)堂檢測(cè) 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(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測(cè) 3 幾個(gè)推論 4 運(yùn)動(dòng)軌跡 拋物線 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)為類平拋運(yùn)動(dòng) 與平拋運(yùn)動(dòng)遵循相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 即一個(gè)方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng) 另一個(gè)方向?yàn)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng) 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(dāng)堂檢測(cè) 例題2 一束電子流經(jīng)U 500V的加速電壓加速后 在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng) 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(gè)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(zhì)子流 質(zhì)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(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 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(yùn)動(dòng) 到達(dá)B板的速度為v 保持兩板間的電壓不變 則 A 當(dāng)增大兩板間的距離時(shí) 速度v增大B 當(dāng)減小兩板間的距離時(shí) 速度v減小C 當(dāng)減小兩板間的距離時(shí) 速度v不變D 當(dāng)減小兩板間的距離時(shí) 電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間增大 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測(cè) 2 如圖所示 兩極板與電源相連 電子從負(fù)極板邊緣垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng) 且恰好從正極板邊緣飛出 現(xiàn)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(yīng)變?yōu)樵瓉淼?解析 由知 要使y不變 當(dāng)v 2v0時(shí) 則l 2l0 故選項(xiàng)A正確 答案 A 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測(cè) 3 如圖所示 在點(diǎn)電荷 Q激發(fā)的電場(chǎng)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(shí) 它們的速度大小之比為多少