高中物理带电粒子在电场中的运动课件人教版选修三带电粒子在电场中的运动1

高中物理新课程 人教版Copyright MydreamCopyright MydreamE Ev vv v制作：碧海蓝天导入新课：这节课我们来探究带电粒子在电场中的运动。实验引入，激发兴趣 （演示实验） 1 1、接通示波管电源，演示带电粒子在电、接通示波管电源，演示带电粒子在电场中运动撞击气体而发出蓝色辉光，调节加场中运动撞击气体而发出蓝色辉光，调节加速和偏转电压，轨迹发生改变，如图所示。速和偏转电压，轨迹发生改变，如图所示。 2 2、接通示波器电源，演示荧光、接通示波器电源，演示荧光屏上的正弦图像，如图所示。屏上的正弦图像，如图所示。 新课教学教学三维目标：一、一、知识与技能知识与技能 1 1、了解带电粒子在电场中的运动、了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒子做匀变速运动。只受电场力，带电粒子做匀变速运动。 2 2、重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动、重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动( (类平抛运动类平抛运动) )。 3 3、知道示波管的主要构造和工作原理。、知道示波管的主要构造和工作原理。二、过程与方法二、过程与方法 培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观 1 1、渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计、渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。粒子重力。 2 2、培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。、培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。带电粒子在电场中的运动 一、带电粒子的平衡二、带电粒子的加速三、带电粒子的偏转四、示波管的原理带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的运动 一、带电粒子的平衡： 若带电粒子在电场中所受合力为零时，即若带电粒子在电场中所受合力为零时，即FF0 0时，时，子将保持静止状态子将保持静止状态或匀速直线运动状态。或匀速直线运动状态。 例例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? ? 分析：分析：带电粒子处于静止状态，带电粒子处于静止状态，F=0F=0，EqEq= =mgmg，因为所受重力竖直向下，所，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以（图一）带电粒子所以（图一）带电粒子带负电，（图二）带电粒子带正电。带负电，（图二）带电粒子带正电。 EqEqmgmgEqEqmgmg( ( 图一图一 ）（ 图二图二 ）二、带电粒子的加速：（不计重力）带电粒子在电场中的运动 如图三所示，如图三所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为的电势差为U U。若一个质量为。若一个质量为m m，带正电荷，带正电荷q q的粒子，在静电力作用下由正极板向负的粒子，在静电力作用下由正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。极板运动，计算它到达负极板时的速度。1 1、运动状态分析：、运动状态分析： 带电粒子沿与电场线平行的方向进入带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加（减）速直线运动做加（减）速直线运动。2 2、用功能观点分析：、用功能观点分析： 粒子只受电场力作用，动能变化量等于电场力做的功，粒子只受电场力作用，动能变化量等于电场力做的功，即：即：（1 1）若初速度为零，则：）若初速度为零，则：221mvqU （2 2）若初速度不为零，则：）若初速度不为零，则：vmmvqU2022121F Fq( ( 图三图三 ）U dU dE E( ( 图三图三 ）U dU d带电粒子在电场中的运动 结论：此方法即适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。结论：此方法即适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。 对匀强电场，也可直接应用运动学和动力学公式求解，请同学们下去对匀强电场，也可直接应用运动学和动力学公式求解，请同学们下去自己练习。自己练习。解答详见课本。解答详见课本。三、带电粒子的偏转：（不计重力）带电粒子在电场中的运动 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、m ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏转角侧移距离三、带电粒子的偏转：（不计重力）带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的运动 三、带电粒子的偏转：（不计重力）1 1、运动状态分析：、运动状态分析： 带电粒子以速度带电粒子以速度V V0 0垂直于电垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，若只受电场力作的匀强电场时，若只受电场力作用，做匀变速曲线运动。用，做匀变速曲线运动。2 2、偏转问题的分析处理方法：、偏转问题的分析处理方法： （类似平抛运动分析方法）（类似平抛运动分析方法）（1 1）沿初速度方向是速度为）沿初速度方向是速度为V V0 0的匀速直线运动；的匀速直线运动；（2 2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。mFa mqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022类平抛运动与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关带电粒子在电场中的运动 三、带电粒子的偏转：（侧移距离）mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关0tanvvydmvqUl20类平抛运动带电粒子在电场中的运动 三、带电粒子的偏转：（偏转角）带电粒子在电场中的运动 三、带电粒子的偏转：（不计重力）解答详见课本。解答详见课本。 质子质子( (质量为质量为m m、电量为、电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子( (质量为质量为4m4m、电量为、电量为2e)2e)以相同的以相同的初动能初动能垂垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为它们的偏转角正切之比为 ，侧移距离之比为侧移距离之比为 。练习：练习：四、示波管的原理：带电粒子在电场中的运动 1 1、示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器，其核心部分是示波管。、示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器，其核心部分是示波管。2 2、示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）、示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图） 3 3、原理：利用了电子的惯性小，荧光物质的荧光特性和人、原理：利用了电子的惯性小，荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏，直观地显示出电信号随间变化的图线。的视觉暂留等，灵敏，直观地显示出电信号随间变化的图线。 带电粒子在电场中的运动 五、课堂小结：一、带电粒子的平衡二、带电粒子的加速三、带电粒子的偏转四、示波管的原理2 2、偏转问题的分析处理方法：、偏转问题的分析处理方法：1 1、运动状态分析：、运动状态分析：2 2、用功能观点分析：、用功能观点分析：1 1、运动状态分析：、运动状态分析：3 3、侧移距离和偏转角：、侧移距离和偏转角：小结带电粒子在电场中的运动 六、课堂练习：下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U U的电场加速后，的电场加速后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （ ） A A、质子、质子 B B、电子、电子 C C、氘核、氘核 D D、氦核、氦核mqUv2qUmvEk221与与电量电量成正比成正比与与比荷平方根比荷平方根成正比成正比带电粒子在电场中的运动 六、课堂练习： 2 2、质量为、质量为1 110-2510-25kgkg、电量为、电量为1 110-1610-16C C的带电粒的带电粒子以子以2 2106106m/sm/s速度从水平放置的平行金属板速度从水平放置的平行金属板A A、B B中央中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L L10cm10cm，间距间距d d2cm2cm，当，当ABAB间电压在间电压在 范围内范围内时，此带电粒子能从板间飞出。时，此带电粒子能从板间飞出。v0+ + + + + - - - - -