人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动图文ppt课件

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课标解读1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律2.知道示波器的主要构造和工作原理3.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的能量转化
课前自主学习一､带电粒子在电场中的加速1.常见带电粒子及受力特点电子､质子､α粒子,离子等带电粒子在电场中受到静电力远大于重力,通常情况下,重力可以忽略
2.加速 (1)带电粒子以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场､带电粒子做直线运动,则 (2)带电粒子的初速度为零,经过电势差为U的电场加速后,
二､带电粒子的偏转1.进入电场的方式:以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场2.受力特点:电场力大小不变,且方向与初速度方向垂直3.运动特点:做匀变速曲线运动,与力学中平抛运动类似,故称做类平抛运动.
4.运动规律 (1)垂直电场方向,速度vx=v0,位移x=v0t (2)平行电场方向:速度vy= 位移 (3)偏转角度tanθ=
三､示波器的原理示波器的核心部件是示波管,示波管是真空管,主要由三部分组成,这三部分分别是电子枪､偏转电极和荧光屏.示波器的基本原理是利用电子在电场中的加速和偏转.
课堂互动探究一､带电粒子的加速带电粒子在电场中受到电场力作用,是否考虑粒子受到重力作用,要根据具体情况而定,一般说来,基本粒子,如:电子､质子､α粒子､离子等除有说明或有明确暗示以外,一般不考虑重力(但质量不能忽略);带电粒子:如液滴､油滴､尘埃､小球等除说明或明确暗示外,一般不能忽略重力.
1.运动状态分析:带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一直线上,做匀变速直线运动. 2.用功能观点分析:粒子动能的变化量等于电场力做的功,若粒子的初速度为零,则: qU= mv2 若粒子初速度不为零,则:
二､带电粒子在匀强电场中的偏转1.运动状态分析:带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动.2.偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,应用运动的合成和分解的方法:沿初速度方向为匀速直线运动,运动时间:
沿电场力方向为初速度为零的匀加速度直线运动: 离开电场时的偏移量: 离开电场时的偏转角:tanθ=
3.推论:粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交于一点,此点平分沿初速度方向的位移. 在下图中,设带电粒子质量为m､带电量为q,以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为U1.若粒子飞出电场时偏角为θ,则tanθ= 式中vy=at= vx=v0,代入得tanθ=
粒子从偏转电场中射出时偏移量 做粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,则 由此O点平分了沿初速方向的位移式可知,粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间l/2处沿直线射出似的.
说明:此推论在解题时可直接应用.
4.带电粒子先经加速电场(电压U加)加速,又进入偏转电压(电压U偏),射出偏转电压时侧移 由以上分析可知:不同的带电粒子(电性相同),若经同一电场加速后,又进入同一偏转电场,则它们的运动轨迹必然重合.
三､示波管的原理如下图所示为示波管的原理图.
注意:管的内部抽成真空.对示波管的分析有以下两种情形1.偏转电极不加电压:从电子枪射出的电子将沿直线运动,射到荧光屏的中心点形成一个亮斑.2.仅在XX′(或YY′)加电压:(1)若所加电压稳定,则电子流被加速､偏转后射到XX′或(YY′)所在直线上某一点,形成一个亮斑(不在中心),如下图所示.
在上图中,设加速电压为U,偏转电压为U′,电子电量为e,电子质量为m,由W=ΔEk得eU= mv20.① 在电场中侧移 ② 其中d为两板的间距. 水平方向t= .③ 又tanφ= ④ ⑤
由①②③④⑤得荧光屏上的侧移 y′= (L′+ )=tanφ(L′+ ).
(2)若所加电压按正弦函数规律变化,如U′=Umsinωt,偏移也将按正弦规律变化,如x=xmsinωt或y=ymsinωt,则亮斑在水平方向或竖直方向做简谐运动.说明:当电压变化很快时,亮斑移动很快,由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,亮斑的移动看起来就成为一条水平或竖直的亮线.
典例分析一､带电粒子在电场中的加速例1:(2009·天津高考)如图所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置,M､N为板间同一电场线上的两点,一带电粒子(不计重力)以速度vm经过M点在电场线上向下运动,且未与下板接触,一段时间后,粒子以速度vN折回N点,则( )
A.粒子受电场力的方向一定由M指向NB.粒子在M点的速度一定比在N点大C.粒子在M点的势能一定比在N点大D.电场中M点的电势一定高于N点的电势
解析:根据题意可知带电粒子受到向上的电场力,故A选项错误;由M到N电场力做负功,粒子电势能增加,C选项错误;根据动能定理:W= mvn2- mv2m.由题意知W