高中物理—《带电粒子在电场中的运动》精品教学课件—新人教版选修3—1.ppt

1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速） ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速） ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速） ⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 2．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度vo⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动） 物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。 3．示波管的原理 （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 （2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。 （3）原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。 小结： 1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 （1）力和运动的关系——牛顿第二定律 （2）功和能的关系——动能定理 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 （1）类比与等效 电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比 （2）整体法(全过程法) 电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算． 例题2:一个电子以初速V0=3.0×106m/s沿着垂直于场强方向射入两带电平行金属板，金属板长L=6.0×10-2m，两板之间可以看成是匀强电场，场强大小为E=2×103N/C，电子的电量e=1.6×10-19C，质量m=9.1 × 10-31kg ，求: （1）电子射离电场时的速度； （2）出射点与入射点沿场强方向的侧移距离。 [解析] 法一：电子射入电场以后，受恒定的电场力作用，由于V0⊥F电，电子做类平抛运动。将电子的运动看成是沿X轴方向、速度为V0的匀速直线运动和沿电场力y方向、初速度为零的匀加速直线运动的合成。 y V0 X O 如图所示: 从电子射入电场到飞出电场，两个方向 的位移和加速度为 { L=V0t y= at2 1 2 a= eE m 电子飞离电场时的速度为 { Vx=V0 Vy=at Vt=√ V2+(at)2 0 代入数据 y=7.0×10-2(m) 代入数据 Vt=7.62 ×106(m/s) tanα= Vy V0 代入数据 tanα=2.33 ∴α=arctg2.33 法二： 由F=eE=ma 求出a， 由L= V0t 求出t， [总结]本题为典型的带电粒子在电场中的偏转问题，一般的处理方法是应用运动合成的方法，它是运动学知识在电场中的运用，运用动能定理解题，可以简化解题过程。 1 2 y= at2 然后根据 求出y=7.0×10-2(m)， eEy= mV2- mV2 t O 1 2 1 2 再由动能定理： 求出Vt=7.62 ×106(m/s) * 新课标人教版课件系列 《高中物理》 选修3-1 教学目标 知识与能力： 1．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。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(类平抛运动)。3．知道示波管的主要构造和工作原理。4．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。 5．培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。 教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。 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? + + + + + + + - - - - - - - Eq mg 分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，Eq=mg，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，所以带电体带负电。 ⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动) ◎打入正电荷(如图),将做匀加速直线运动。 设电荷所带的电量为q,板间场强为E,电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则：电场力所做的功为W=EqL=Uq 粒子到达另一极板的动能为Ek=mv2/2 由动能定理有Uq=mv2/2 (或 EqL=