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高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动优秀ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动优秀ppt课件，文件包含105带电粒子在电场中的运动pptx、带电粒子在电场中的偏转水mp4、直线加速器工作原理水mp4等3份课件配套教学资源，其中PPT共31页， 欢迎下载使用。
电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？
带电粒子在电场中的运动
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、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）。
2、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。
本节研究带粒子在电场中的运动，是只考虑电场不涉及重力场及其它因素。
一、带电粒子在电场中的加速
1．带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件：只受电场力作用时，带电粒子的速度方向与电场强度的方向相同或相反。
方法一：利用动能定理来分析：
2．分析带电粒子加速问题的两种思路：
方法二：利用牛顿运动定律和匀变速运动规律来分析：
思考：你认为哪种方法解题更快捷更具优越性？
电压U越大，粒子的速度就越大。但电压不可能很大，所以，就难以获得足够大的速度。
问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子？
可以通过改变电压方向使带电粒子实现多级加速。
1.如果电压方向变化时间相等，我们就需要加长极板之间距离。
2.如果我们不改变极板之间的距离就需要不断缩短电压方向变化的时间间隔。
金属圆筒的作用： 由于金属导体的静电屏蔽作用，会使金属圆筒内部的电场强度等于0，电子在各个金属圆筒内部都不受静电力的作用，它在圆筒内的运动是匀速直线运动。
极板的作用：电子在极板间加速。
电子只有在极板之间被加速，射入金属圆筒后，电子做匀速直线运动，每次运动到圆筒右侧极板时，电压方向反向，电子都会被再次被加速，以更大的速度进入下一圆筒内，继续做匀速直线运动；多次重复这一加速过程，电子最终获得较大的速度。
根据 可知，极板间的距离与速度无关，所以板间距离可以小一些，这样电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，因此电子匀速穿过每个圆筒运动的时间恰好等于交变电压的周期的一半，为 ，所以每个圆筒的长度等于 l =v 。
【例题1】若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第n个金属圆筒的长度应该是多少？
第1次加速，v12-v02=2ad
第2次加速，v22-v12=2ad
…… ……
解：在相邻圆筒间隙内的加速度为a
二、带电粒子在电场中的偏转
1．条件：带电粒子的初速度方向跟电场力的方向垂直。
2．运动性质：(1)沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动；(2)沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动． 与平抛运动类似，运动轨迹是一条抛物线。
3．分析思路：运动的合成与分解
(2)垂直于初速度方向：
射出电场时，速度方向的反向延长线过初速度方向的位移的中点；
即：速度角正切等于位移角正切的两倍；
【例题2】如图，两相同极板A 与B的长度l为 6.0 cm，相距d为2 cm，极板间的电压U为200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0为3.0×107 m/s。把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ。
解 电子在电场中运动的加速度是
示波管结构：电子枪、偏转电极和荧光屏组成（管内抽成真空）
示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管.
示波管的原理（不变电压）
示波管的原理（变化电压）
电子在两极板间的偏移量和什么有关?
若两偏转电极间都不加偏转电压，则电子束将打在荧光屏的中心
电子在y轴方向振动得特别快,在荧光屏上显示出一道竖线
如何在屏上如实显示Uy的波型?
下面来看Ux是如何实现这种功能的
X坐标均匀改变,即电子束在水平方向匀速移动
满足什么条件才能得到稳定正确的波形？
显示出的信号完整波形个数由什么决定？
电子束除了参与Y轴方向上的振动,同时参与X轴方向的匀速移动,就可以把Y轴方向上的振动横向拉开了.
1、两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是 ( )A． B．C． D．
-eEh= 0 - Ek
2、如图所示，一个电子(质量为m)电荷量为e，以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的场强大小为E，不计重力，问：(1)电子在电场中运动的加速度．(2)电子进入电场的最大距离．(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能．
匀减速运动，末速度为0时，距离最大。
（3）到最大距离一半时，由动能定理
3、如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间电势差为500V,C、D始终和电源相接,测得其间的场强为104V/m,一质量为2.5×10-24㎏,电荷量为8×10-16C的带电粒子(重力不计)由静止开始,经A、B加速后穿过CD发生偏转,最后打在荧光屏上,已知C、D极板长均为4cm,荧光屏距CD右端的距离为3cm,问: (1) 粒子带正电还是带负电?
(2) 粒子打在荧光屏上距O点下方多远处?
(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大?
- - - -
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电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？
带电粒子在电场中的运动
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、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）。
2、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。
本节研究带粒子在电场中的运动，是只考虑电场不涉及重力场及其它因素。
一、带电粒子在电场中的加速
1．带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件：只受电场力作用时，带电粒子的速度方向与电场强度的方向相同或相反。
方法一：利用动能定理来分析：
2．分析带电粒子加速问题的两种思路：
方法二：利用牛顿运动定律和匀变速运动规律来分析：
思考：你认为哪种方法解题更快捷更具优越性？
电压U越大，粒子的速度就越大。但电压不可能很大，所以，就难以获得足够大的速度。
问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子？
可以通过改变电压方向使带电粒子实现多级加速。
1.如果电压方向变化时间相等，我们就需要加长极板之间距离。
2.如果我们不改变极板之间的距离就需要不断缩短电压方向变化的时间间隔。
金属圆筒的作用： 由于金属导体的静电屏蔽作用，会使金属圆筒内部的电场强度等于0，电子在各个金属圆筒内部都不受静电力的作用，它在圆筒内的运动是匀速直线运动。
极板的作用：电子在极板间加速。
电子只有在极板之间被加速，射入金属圆筒后，电子做匀速直线运动，每次运动到圆筒右侧极板时，电压方向反向，电子都会被再次被加速，以更大的速度进入下一圆筒内，继续做匀速直线运动；多次重复这一加速过程，电子最终获得较大的速度。
根据 可知，极板间的距离与速度无关，所以板间距离可以小一些，这样电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，因此电子匀速穿过每个圆筒运动的时间恰好等于交变电压的周期的一半，为 ，所以每个圆筒的长度等于 l =v 。
【例题1】若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第n个金属圆筒的长度应该是多少？
第1次加速，v12-v02=2ad
第2次加速，v22-v12=2ad
…… ……
解：在相邻圆筒间隙内的加速度为a
二、带电粒子在电场中的偏转
1．条件：带电粒子的初速度方向跟电场力的方向垂直。
2．运动性质：(1)沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动；(2)沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动． 与平抛运动类似，运动轨迹是一条抛物线。
3．分析思路：运动的合成与分解
(2)垂直于初速度方向：
射出电场时，速度方向的反向延长线过初速度方向的位移的中点；
即：速度角正切等于位移角正切的两倍；
【例题2】如图，两相同极板A 与B的长度l为 6.0 cm，相距d为2 cm，极板间的电压U为200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0为3.0×107 m/s。把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ。
解 电子在电场中运动的加速度是
示波管结构：电子枪、偏转电极和荧光屏组成（管内抽成真空）
示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管.
示波管的原理（不变电压）
示波管的原理（变化电压）
电子在两极板间的偏移量和什么有关?
若两偏转电极间都不加偏转电压，则电子束将打在荧光屏的中心
电子在y轴方向振动得特别快,在荧光屏上显示出一道竖线
如何在屏上如实显示Uy的波型?
下面来看Ux是如何实现这种功能的
X坐标均匀改变,即电子束在水平方向匀速移动
满足什么条件才能得到稳定正确的波形？
显示出的信号完整波形个数由什么决定？
电子束除了参与Y轴方向上的振动,同时参与X轴方向的匀速移动,就可以把Y轴方向上的振动横向拉开了.
1、两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是 ( )A． B．C． D．
-eEh= 0 - Ek
2、如图所示，一个电子(质量为m)电荷量为e，以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的场强大小为E，不计重力，问：(1)电子在电场中运动的加速度．(2)电子进入电场的最大距离．(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能．
匀减速运动，末速度为0时，距离最大。
（3）到最大距离一半时，由动能定理
3、如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间电势差为500V,C、D始终和电源相接,测得其间的场强为104V/m,一质量为2.5×10-24㎏,电荷量为8×10-16C的带电粒子(重力不计)由静止开始,经A、B加速后穿过CD发生偏转,最后打在荧光屏上,已知C、D极板长均为4cm,荧光屏距CD右端的距离为3cm,问: (1) 粒子带正电还是带负电?
(2) 粒子打在荧光屏上距O点下方多远处?
(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大?
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