带电粒子在匀强电场中的运动07637

带电粒子在匀强电场中的运动,武汉市武钢十六中朱广林,【学习目标】,2,.,探究示波管的工作原理。,通过实例分析，探究带电粒子在电场中的,加速、偏转、匀速直线运动的规律。,带电粒子在匀强电场中的运动,【探究1】带电粒子在电场中从静止开始加速，从一个极板到达另一个极板时的速度如何计算？(不计重力),u,加速电极,、,U=,1,2,【例】,电子的质量为9.1,10,-31,kg，电量为1.610,-19,C，,在电场中从静止开始，经180电压加速后，试估算电子的速度为多大？,分析：根据动能定理：, 2U/,u/,解：,1.6,10,-19,180/9.110,-31,/,810,/,为何电子经过区区伏电压加速，速度即达到八百万米每秒之巨？,【思考】,电子的比荷(/)太大。,v,y,v,x,，,U,偏转电极,0,v,v,x,o,【,探究,2】带电粒子以,0,初速度垂直电场方向进入偏转电场,从另一端穿出。粒子,在电场中作何运动?其偏转距离y和偏转角的正切值tan,如何计算？与U有何关系？,粒子作类平抛运动，可分解为沿x方向的匀速直线运动和沿y方向的匀加速直线运动。,y,【分析】,0.04/810,5 10,9,若4，,810,/，,则电子穿过偏转电极间的时间为多少？,又由牛顿第二定律和场强公式得：,E/u/,U,tan ,v,y,at,U,v,x,v,0, 1/（210,8,），,/,【思考】,这样短的时间意味着什么？,U,U ,电子在一瞬间就通过了偏转电场。,即二亿分之一秒！,【,探究,3】带电粒子以,t,速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动？在,荧光屏上的,偏转距离y如何计算？y与U有何关系？,v,y,v,x,y,偏转电极,荧光屏,0,v,v,x,L,o,1,【分析】,粒子离开,偏转电场后，由于不受力的作用，作匀速直线运动。,yL t （L）,U,U,u,tan U ,v,y,at,U,v,x,v,0,y,1,L t ,y,1,由得：, U,【偏转规律】,若,带电粒子以一定的初速度垂直场强方向进入偏转电场，则粒子打在荧光屏上的偏移量y与偏转电压U,y,成正比，即,y,U,y,y,偏转电极,L,荧光屏,U,y,【实验演示】,调节带电粒子的偏转电压，其轨迹发生变化，打在屏幕上的位置也随之变化。,【,示波管】因此，通过改变偏转电压，就可以改变,带电粒子到达荧光屏上的位置，从而控制电子的运动。利用此原理，人们制成了示波管。,【Flash动画】,演示示波管的结构。,【探究】探究示波管的工作原理。,t,【猜想1】,若在竖直方向加上恒定不变的电压，,则电子打在荧光屏上的位置有何特征？,（规定上极板带正电荷时U,y,为正）,U,L,荧光屏,U,t,U,2,【猜想2】,若在竖直方向加上如下所示的电压，,则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,L,荧光屏,U,【实验演示】,使带电粒子的偏转电压反向，观察其轨迹。,t,【猜想3】,若在竖直方向加上如下所示的电压，,则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,U,L,荧光屏,U,【实验演示】,用信号源给示波器y方向输入方波信号，观察示波器波形。调节方波频率，观察波形的闪烁情况，并做出解释。,t,【猜想4】,若在水平方向加上如下所示的电压，,则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,U,x,L,荧光屏,U,【实验演示】,用信号源给示波器x方向输入方波信号，观察示波器波形。,/,【猜想5】,若在水平方向加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？(设5 10,9,),U,x,0.02,【分析】5 10,9,， T= 10,，,L,荧光屏,U,T，,可以认为在带电粒子穿过偏转电场的过程中，偏转电压是不变的。,5 10,9,0.02s,【实验演示】,用信号源给示波器x方向输入锯齿波信号，观察示波器波形。,这个过程叫,扫描,。,t,【猜想6】,若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,U,x,t,U,y,L,荧光屏,U,【实验演示】,用信号源给示波器y方向输入锯齿波信号，并利用示波器内部的扫描电压，观察示波器波形。,【几何画板演示】,t,【猜想7】,若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？,U,x,t,U,y,U,m,sint,T,T,L,荧光屏,U,【实验演示】,用信号源给示波器y方向输入正弦波信号，并利用示波器内部的扫描电压，观察示波器波形。,几何画板动态演示,3D MAX动态演示,【小结】本节课通过带电粒子在电场中的加速、偏转和匀速直线运动的原理推导，通过猜想、实验、动画模拟等多种手段，探究了示波管的工作原理，提高了大家应用电场知识的能力。,【作业】研读本节课文；做课后练习题P.141.14题。,谢谢,