高中物理人教版 (2019)必修 第三册带电粒子在电场中的运动教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册带电粒子在电场中的运动教学ppt课件，共50页。PPT课件主要包含了学习目标，知识回顾，点电荷模型，等量电荷模型，电场中的图像问题等内容，欢迎下载使用。
1 探究带电粒子在交变电场中的运动2 探究“等效重力场”模型3 解决实际应用问题，加深对从牛顿运动定律和功能 关系两个角度分析物体运动的认识
1.带电粒子在电场中受到电场力的作用
2.在匀强电场中，电场强度的方向为沿电场线由高电势指向低电势。
3.电势、电势差、电场强度间的关系:
4.牛顿第二定律 ，是连接物体受力与运动的桥梁。
5.用v—t图象描述匀变速直线运动规律。
探究带电粒子在交变电场中的运动
1、带电粒子在交变电场中的运动 通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)且不计粒子重力的情形。在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板中间便可获得交变电场。此类电场从空间看是匀强的，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同;从时间看是变化的，即电场强度的大小、方向都随时间而变化。
一.分析交变电场中运动问题的一般思路
3、力和运动关系法：牛顿第二定律——带电粒子受到恒力的作用，可以方便地由牛顿第二定律求出加速度，结合匀变速直线运动的公式确定带电粒子的速度、时间和位移等；4、功能关系：动能定理——带电粒子在电场中通过电势差为UAB 的两点时动能的变化是ΔEK，则 qUAB=ΔEK= mv22- mv12
5、关键点： 注重全面分析---受力特点和运动规律，抓住粒子的运动具有周期性和空间上具有对称性的特征，求解运动过程中的速度、位移等，并确定与物理过程相关的边界条件
带电粒子在交变电场中的运动涉及力学和电学知识的综合应用，由于不同时段受力不同，处理起来较为复杂，实际仍可按力学角度解答。该类问题仍需受力分析和分析其运动状态，应用力学和电学的基本规律定性、定量分析讨论和求解。
(1)利用图象(v-t图像) 带电粒子在交变电场中运动时，受电场力作用，其加速度、速度等均做周期性变化，借助图象描述它在电场中的运动情况，可直观展示其物理过程，从而快捷地分析求解。画图象时应注意在v-t图中，加速度相同的运动一定是平行的直线，图像与t轴所夹面积表示位移，图象与t轴的交点表示此时速度方向。
(2)利用运动的独立性 对一个复杂的合运动，可以看成是几个分运动合成的。某一方向的分运动不会因其他分运动的存在而受到影响。应用这一原理可以分析带电粒子在交变电场中的运动。在交变电场中做曲线运动时将合运动分解到竖直方向和水平方向，竖直方向做匀变速，水平方向做匀速直线，对应的运动图像只需要画vy-t图像即可。
对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场，一般来说题中会直接或间接提到“粒子在其中运动时电场为恒定电场”，故带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动。
三、特殊的交变电场：锯齿波的解题思路
(3)分析交变电场一个周期内的粒子运动 抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，只需要分析完一个交变电场周期内的粒子运动即可。
【例1】如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是（　　）
解题思路：1.两平行正对的金属板A、B间形成了匀强电场，电场的方向可以通过图（b）中两金属板间电势差的正负判断。2.根据牛顿第二定律F合=ma判断带正电粒子仅在电场力作用下的运动情况。3.画出从不同时刻出发的粒子运动的v—t图线，找出符合题意的出发时间段。
在一个周期内，0-T/2 ，金属板A、B间的匀强电场方向水平向右；T/2 - T ，电场方向水平向左。设粒子的速度方向、位移方向向右为正。
【例2】（2021·广东省高三上学期11月调研）如图甲所示，A板电势为0，A板中间有一小孔，B板的电势变化情况如图乙所示，一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在t＝ 时刻以初速度为0从A板上的小孔处进入两极板间，仅在电场力作用下开始运动，恰好到达B板．则(　　)A．A、B两板间的距离为 B．粒子在两板间的最大速度为 C．粒子在两板间做匀加速直线运动D．若粒子在t＝时刻进入两极板间，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最终打向B板
【例4】一平行板电容器长1=10cm，宽a=8cm，板间距d=4cm，在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源，沿着两板中心平面，连续不断地向整个电容器射入离子，它们的比荷均为2x1010C/kg，速度均为4x106m/s，距板右端L/2处有一屏，如图甲所示，如果在平行板电容器的两极板间接上如图乙所示的交流电，由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期，故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场。试求:(1)离子打在屏上的区域面积;(2)在一个周期内，离子打到屏上的时间。
(1)离子恰好从极板边缘射出的电压为U0,即当U≥128V时离子打到极板上，当U