帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電體帶電體帶電微粒：小球、塵埃、液滴帶電微粒：小球、塵埃、液滴帶電粒子：質(zhì)子、電子、正負(fù)離子、帶電粒子：質(zhì)子、電子、正負(fù)離子、粒子粒子一、一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中的加速qUm+_帶電粒子的帶電粒子的加速加速 d d情景情景：如圖所示，在真空中有一對(duì)如圖所示，在真空中有一對(duì)相距相距d d的平行金屬板，兩板間加的平行金屬板，兩板間加以電壓以電壓U U。正極板處正極板處有一帶正電有一帶正電荷荷q q質(zhì)量為質(zhì)量為m m的的帶電粒子帶電粒子由靜止開由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，忽略粒子重力，試始加速運(yùn)動(dòng)，忽略粒子重力，試求：求

2、：1.1.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；帶電粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)； 2. 2.帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。速度。運(yùn)動(dòng)和力觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和力觀點(diǎn) ：mdqUmqEmFamqUmdqUdadv222由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：adv202做功和能觀點(diǎn)做功和能觀點(diǎn) ：動(dòng)能定理動(dòng)能定理 ：0kEW221mvqU mqUv2電場(chǎng)力做功：電場(chǎng)力做功：qUW 加速度是連接力與運(yùn)動(dòng)的中間變量加速度是連接力與運(yùn)動(dòng)的中間變量強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)只涉及了初末狀態(tài)，而沒有考慮中間過程只涉及了初末狀態(tài)，而沒有考慮中間過程強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)探究探究1:帶電粒子的加速帶電粒子的加速六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子

3、在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加的電場(chǎng)加速后，速后，哪種粒子動(dòng)能最大哪種粒子動(dòng)能最大 （ ） 哪種粒子速度最大哪種粒子速度最大 （ ） A、質(zhì)子、質(zhì)子 B、電子、電子C、氘核、氘核 D、氦核、氦核 例與練例與練mqUv2qUmvEk221與與電量電量成正比成正比與與比荷平方比荷平方根根成正比成正比六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖所示，如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為板，質(zhì)量為m、電量為、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度的帶電粒子

4、，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為間電壓為U時(shí)，粒子到達(dá)時(shí)，粒子到達(dá)N板板的速度為的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)N板的速度為板的速度為2v ，則下述方法能滿足要求的是（則下述方法能滿足要求的是（ ）A、使、使M、N間電壓增加為間電壓增加為2U B、使、使M、N間電壓增加為間電壓增加為4U C、使、使M、N間電壓不變，距離減半間電壓不變，距離減半 D、使、使M、N間電壓不變，距離加倍間電壓不變，距離加倍 例與練例與練MNUd+mqUv2v與與電壓平方電壓平方根根成正比成正比六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)

5、中的運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mdlUqv 真空中水平放置一對(duì)平行金屬板，板間距為真空中水平放置一對(duì)平行金屬板，板間距為 ，兩極板的長(zhǎng)度，兩極板的長(zhǎng)度為為 ，兩板間加以電壓，兩板間加以電壓 ，現(xiàn)以帶電量，現(xiàn)以帶電量 為的粒子（不計(jì)重力）為的粒子（不計(jì)重力）以水平速度以水平速度 射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出(如圖如圖),求粒子射出求粒子射出電場(chǎng)時(shí)末速度電場(chǎng)時(shí)末速度 。 ld- - - - -+ + + + + +Uv0q、m0v

6、結(jié)論：結(jié)論：得出粒子在水平方向上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向得出粒子在水平方向上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上受到恒定電場(chǎng)力作用作初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此上受到恒定電場(chǎng)力作用作初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此帶電粒子的偏轉(zhuǎn)可以看成是水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎帶電粒子的偏轉(zhuǎn)可以看成是水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合成，這類似于平拋運(yùn)動(dòng)。直方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合成，這類似于平拋運(yùn)動(dòng)。（1）分析帶電粒子的受力情況。）分析帶電粒子的受力情況。（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類似，）你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么?（3）你能類比

7、得到帶電粒子在電場(chǎng)中）你能類比得到帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?創(chuàng)設(shè)情景：創(chuàng)設(shè)情景：六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角側(cè)移側(cè)移深入探究深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為荷量為q，平行板長(zhǎng)為，平行板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距為，兩板間距為d，電勢(shì)差為電勢(shì)差為U，初速為，初速為v0試求：（試求：（1）帶）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。（2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度。）粒子運(yùn)動(dòng)的加速

8、度。（3）粒子受力情況分析。）粒子受力情況分析。（4）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。轉(zhuǎn)距離。（5）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度。度。（6）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小。）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小。（7）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度 ld- - - - - - - - - - + + + + + + + + + + Uv0q、m水平方向水平方向垂直方向垂直方向0vv水平tvl0atv 221aty mdqUmqEmFa時(shí)間t2022221mdvqUlaty與粒子比荷與粒子比荷 q/m 成正比成正

9、比與粒子初速度與粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比與電場(chǎng)的屬性與電場(chǎng)的屬性 U、l、d 有關(guān)有關(guān)總結(jié)點(diǎn)評(píng)：總結(jié)點(diǎn)評(píng)：與粒子比荷與粒子比荷 q/m 成正比成正比與粒子初速度與粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比與電場(chǎng)的屬性與電場(chǎng)的屬性 U、l、d 有關(guān)有關(guān)dmvqUlvvy200tan六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例與練例與練dmvqUl20tan偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與比荷成正比比荷成正比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與初動(dòng)能成反比初動(dòng)能成反比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與電壓成正比電壓成正比六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例與

10、練例與練tandmvqUl20dmvqUly2022與與電量電量成正比成正比與與電量電量成正比成正比+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU-qm三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體y六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號(hào)電壓信號(hào)鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x方向方向偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒

11、子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y方方向向向上向上偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿

12、Y方方向向向下向下偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之之間加間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢(shì)比的電勢(shì)比X高，電子將高，電子將打在熒光屏的什么位置？打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方方向向向里向里偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電

13、場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之之間加間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢(shì)比的電勢(shì)比X高，電子將高，電子將打在熒光屏的什么位置？打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方方向向向外向外偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓

14、，但在之間不加電壓，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？0tt1電子沿電子沿Y方向方向向上向上偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？t1tt2電子沿電子沿Y方向方向向下向下偏移偏移六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理

15、3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢(shì)比的電勢(shì)比X高高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0tt1電子沿電子沿Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢(shì)比的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1tt2電子沿電子沿

16、Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢(shì)比的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿電子沿Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X方向方向向外向外偏偏六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、示波管的原理三、示波管的原理4、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？屏上會(huì)看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2六合實(shí)驗(yàn)高中六合實(shí)驗(yàn)高中帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)5、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YY之間加如之間加如圖所示的圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在，同時(shí)在XX之間加如圖之間加如圖所示的所