带电粒子在电场中的运动_讲义概要.doc

辅导教案 授课主题 带电粒子在电场中的运动 教学目的 带电粒子在电场中的运动规律： a、运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时加速度、速度、位移等物理量的变化； b、学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时能量的转化 2、其应用——示波器，了解示波器的构造及工作原理 教学重点 带电粒子在匀强电场中的运动规律 授课日期及时段 教学内容 课堂导入 带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。 物理学家用粒子加速器来回答基础物理学的问题——我们的宇宙是怎么来的，为什么物体具有质量，等等。很多粒子加速器个头巨大——在芝加哥附近费米实验室的万亿电子伏加速器（Tevatron）周长有六公里，而日内瓦的大型强子对撞机（Large Hadron Collider ，LHC）还要再大四倍。北京中科院高能物理研究所与其合作伙伴计划在2028年前建造周长大约两倍于LHC的高能粒子对撞机。 高能粒子加速器早在几十年前就逐渐走出实验室、渗入到了工业界。具体应用有哪些呢? 1、牛奶盒子、薯片袋子的封口 2、电子束的辐照灭菌 3、计算机芯片4、消灭癌症 复习回顾 牛顿第二定律的内容： 动能定理的表达式：???????????????????? 平抛运动的处理方法：????????????????????? 静电力做功的计算方法：???????????????????????? 本节内容 带电粒子在电场中的运动 电场中的带电粒子一般可分为两类： 带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）? 带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 PS.审题时，注意题目中，是否说明重力可忽略。 2、电场：一般为匀强电场（也有少部分是非匀强电场，这里注意当为非匀强场时，一般从能量角度解题)。 3、利用电场来改变带电粒子的运动，最简单的情况有三种（课本上为两种，因为课本上所强调的带电粒 子为基本粒子，一般情况下重力可忽略，而且此外除电场力无其他外力作用，既然我们在这里提到了 一般都要考虑重力的带电微粒，那么，我们加上第三种情况）： 利用电场使带电粒子加速 带电粒子在电场中静止或匀速直线运动 利用电场使带电粒子偏转 i. 带电粒子的加速 我们可以分为两种情况： 1、带电粒子初速度=0，则电场力方向 ，粒子运动方向 。 若带电粒子初速度，则带电粒子加速，而不改变运动方向，电场力方向与带电粒子运动方 向必须 。 图1 图2 例1、判断图1和图2中粒子的运动情况，其中粒子初速度均为，方向向右。（重力可忽略） [解析]：1、受力分析：粒子重力可忽略，因此，粒子只受电场力的作用，在图1中，带正电粒子 受到向右的电场力的作用；在图2中，粒子带负电，所受电场力方向向左。 2、运动情况分析：图1中，粒子受到恒定向右的电场力的作用，与初速度方向相同，因此 做匀加速直线运动，直到打在右金属板上；在图2中，带负电粒子受到恒定向左的电场 力的作用，与初速度方向相反，因此做匀减速直线运动，因此，粒子打在哪边板上，取 决于初速度与加速度的大小，以初速度方向设正方向，则，当时， ，比较s与d的大小，当时，说明粒子在打到右金属板上，当时， 说明当粒子在速度减到0时，仍没有到达右金属板，则粒子开始反向加速，最终打在左 金属板上。 例2、如图1所示，在真空中有一对平行金属板，其间距离为d，电源电压为U，板间电场为匀强电 场，若在左金属板中间有一小孔，一带正电粒子以初速度射入板间，粒子质量为m，电量为q，则 粒子到达右金属板时，速度为多大？（粒子重力可忽略） [解析]：1、受力分析：粒子重力可忽略，因此只受到向右