人教课标版高中物理选修3-1:《带电粒子在电场中的运动》课件-新版


二、带电粒子的偏转
问题三:计算电子飞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: 在水平方向上
在竖直方向上
t l v0
y 1 at2 2
由牛顿第二定律得
a F eE eU m m md
由以上三式可得
y

1 2

eU md


l v0
2
竖直方向
vy

at
第九节
带电粒子在电场中的运动
电子之舞
一、带电粒子的加速
情境:“电子之舞”中的电子“动”起来,是通过一 个加速电场来实现的。两极板间的电场是匀强电场,
电压为U,距离为d,一个电子电荷量为e,质量为m,
在真空中从静止开始加速,从负极板向正极板运动, 经正极板的小孔穿出,(不计重力)
问题一:电子的运动性质是什么?
计算电子获得的速度多大?
电子受到的重力是否考虑呢?
已知:电子的质量为 m 0.911030 kg ,电荷 量为:e 1.61019 kg 设电子在电场强度为 E 5104 v m 的电场中,比较重力与电场力
的大小?
G mg 9.11030 N
F qE 81015 N
极板距离为d,电压为U。(电子电荷量为e,质量为m,
不计重力)
思考: (1)进入匀强电场后电子 做什么运动? (2)这种运动与那种运动相似?尝试画出运动轨迹。 (3)你能否通过类比得到这种运动的研究方法?
二、带电粒子的偏转
y
+ + + + + + vy
v
F
dd -e
v0
θ
v0
x
------
l
(((123)) )这进你种入能运匀 否动强 通与电 过那场 类种后比运电得动子到相做这似什种?么运尝运动试动的画?研出究运方动法轨?迹。

eU md

l v0
由几何关系
tan vy eUl
v0 mdv02
带电粒子垂直进入偏转电场,离开电场时就好象是 从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。
x
θ
x y 1l
tan 2
y

qUl2 2mv02d
tan

qUl
mv
2 0
d
y l tan
2
二、带电粒子的偏转
思考讨论:
(1)如何改变上述问题中电子的偏移
eU md


l v0

(2)怎样使电子沿水平方向发生偏转?
三、示波管的原理
示波器作用:是一种用来观察电信号 随时间变化的电子仪器。
1、构造
三、示波管的原理
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
(1)电子枪:发射并加速电子
Y
X’
X
Y’
(L

l )U 2
若信号电压 u Um sin t
则 y ym sin t
如果在XX’之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图 所示的规律随时间变化,在荧光屏会看到什么图形?
Y
X’
X
Y’
示波器图象
y′随信号电压同步变化,但由于视觉暂留和荧光物质的残光 特性,只能看到一条竖直的亮线
带电粒子在电场中的偏转 研究方法:运动的合成与分解
示波管工作原理
作业:
1、做课后练习题P39页.1~4题 2、讨论分析:课本P36页思考讨论提出的问题
强电场
2qU m
E
v
+
F
U
v 2qU m
一、带电粒子在电场中的加速
2、动能定理:
由动能定理: W 1 mv2 0
又W qU
2
Ad
B
也适用于非
qU 1 mv2 匀强电场 2
E v
+
v 2qU
U
m
一、带电粒子的加速
问题二:若电子是从炽热的金属丝发射,在金属丝和金
属板之间加电压U,发射后的电子在真空中从静止开始
荧光屏
(2)偏转电极:YY′使电子束竖直偏转;XX′使电子束水平偏转
(3)荧光屏:电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
2、原理
(1)YY′的作用:被电子枪加速
后在YY′的电场中做匀变速曲线运
动,出电场后做匀速直线运动打到
荧光屏上,出现亮斑,可推得在竖
直方向偏移:
y

y1

y2

ql mv 0 2 d
Y
DE F AB C
A BC
DEF
B
A
C
O
t1
t2
O
X
D
F
E
如果信号电压是周期性的,并且扫描电压与信号电 压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在 一个周期内随时间变化的稳定图象。
UX
t
Y
X’
X
Y’
示波器图象
请同学们总结一下本节课有哪些收获!
带电粒子在电场中的加速:动能定理 运动特点:曲线运动
(2)XX′的作用:同理可得亮斑在水平方向偏移随加在XX′上 的电压而变化,若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水 平方向来回运动--扫描,如果扫描电压变化很快,亮斑看起来为 一条水平的亮线.
UX
t
扫描电压
Y
X’
X
Y’
示波器图象
如果在YY’之间加如图所示的交变电压,同时 在XX’之间加锯齿形扫描电压,在荧光屏上会 看到什么图形?
F 11015 G
注:微观带电粒子如质子、电子 等除明确说明或明确暗示外均可 忽略重力,但并不是忽略粒子的 质量。带电液滴、小球等除有明 确说明或暗示外,应考虑重力!
一、带电粒子的加速
1、动力学方法:
由牛顿第二定律:a

F m
qE m
qU md
由运动学公式:
只适用于匀
A
d
B
v2 0 2ad v 2ad
加速,从正极板的小孔穿出,计算电子获得的的速度。 如何增大电子到达金属板时的速度?
解:电场力对电子做功,由动能 定理
eU 1 mv2 2
可得 v 2eU m
二、带电粒子的偏转
情境:“电子之舞”中的电子要“跳”起来,是通过一 个偏转电场实现的。电子经加速电场加速后,以一定速 度v0垂直于电场方向射入匀强电场中,两极板长度为l,
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最新人教版高中物理选修3-1第三章《带电粒子在电场中的运动》课件

最新人教版高中物理选修3-1第三章《带电粒子在电场中的运动》课件

图8
解析
答案
训练3:(07广东)平行板间加如图(a)所 U 示周期变化的电压,重力不计的带电 U0 粒子静止在平行板中央,从t=0时刻 O 开始将其释放,运动过程无碰板情 -U 0 况。图(b)中,能定性描述粒子运 动的速度图象正确的是 ( A )

图11
解析 答案
D.电场力所做的功为W=Eqd
三、带电粒子在交变电场中的直线运动
例3 在如图 6 所示的平行板电容器的两板 A、 B上分别加
如图 7 甲、乙所示的两种电压,开始 B 板的电势比 A 板高 . 在电场力作用下原来静止在两板中间的电子开始运动 .若
两板间距离足够大且不计重力,试分析电子分别在甲、乙
二、带电体在复合场中的直线运动
.训练2(带电体在电场中的直线运动)如图11所示,在竖立放置间距为d
的平行板电容器中,存在电场强度为 E的匀强电场 . 有一质量为 m、电荷 量为+q的小球从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g.则小球运动 到负极板的过程
qE A.加速度大小为a= m +g dm B.所需的时间为t= Eq d C.下降的高度为y=2
d
2 、运动分析 初 速 度 为 零 , 加 : 速度为 a=qU/md 的 向右匀加速直线 运动。
解法二 运用功与能知 识 求解
解法一:运用动力学与运动 学知识求解 qU 2qU 2 v 2ad 2 d md m
v 2qU m
1 2 qU mv 2 2qU v m
思考与讨论
1. 该题中,两极板是其他形状,中间的电场不再均匀, 上面的方法是否仍然适用? 2.若极板的间距加倍,则末速度如何变化?
带电粒子在电场中要受到哪些力的作用? 通常要受到重力和电场力

人教版高二物理选修3-1第一章 1.9带电粒子在电场中的运动2(12张PPT)

人教版高二物理选修3-1第一章  1.9带电粒子在电场中的运动2(12张PPT)

tan
mv
2 0
d
qUl 2 y 2mv02d
与电量成正比 与电量成正比
2.(多选)如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地 飘入电场线水平向右的加速电场 E1 之后进入电场线竖直向下的匀强 电场 E2 发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中,不计粒子重
力及其相互作用,那么(AD )
哪种粒子速度最大( B )
A、质子
B、电子
C、氘核
D、氦核
Ek
1 mv2 2
qU
v 2qU m
与电量成正比
与比荷平方 根成正比
例2、如图所示,有一电子(电量为e、质量为m)经 电压U0加速后,沿平行金属板A、B中心线进入两 板,A、B板间距为d、长度为L, A、B板间电压 为U,屏CD足够大,距离A、B板右边缘2L,AB 板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求 电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。
解析:加速中,由动能定理得: eU=
进入偏转电场,电子在水平方向匀速运动 L=v0t,
在竖直方向做匀加速运动,有:
加速度
能飞出的条件为
解以上各式得
U′≤
=4.0×102 V
即要使电子能飞出,所加电压最大为400 V.
点评:粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板,对应 着同一临界状态——“擦边球”.根据题意找出临界状 态,由临界状态来确定极值,是求解极值问题的常用方 法.
y
1 2
at 2
偏 转
加速 度:
a F eU m md
偏移 距离:
y
1 at 2 2
1 2
qUl 2 mv02d
U 2l 2 4U1d
偏移 角度:

人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强电场中的运动 课件(21张)

人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强电场中的运动 课件(21张)
第九节 带电粒子在电场中的运动
问题引入:在科学研究、实验中往往 需要高能量的带电粒子,那么如何获 取高能粒子呢?
多级直线加速器
电场中的带电粒子有哪些? 一般可分为几类?
1、微观粒子:如电子、质子、α粒子、正负离子等。
所受重力远小于电场力,一般不考虑重力
2、宏观微粒:如带电小球、液滴、尘埃等。
一般考虑重力
(3)荧光屏:电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
三、示波管原理
示波管原理图
如果在XX’ 之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的 规律随时间变化,在荧光屏会看到什么图形?
Y
X’
X
Y’
示波器图象
y′随信号电压同步变化,但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性, 只能看到一条竖直的亮线
(2)XX′的作用:同理可得亮斑在水平方向偏移随加在XX′上的电压 而变化,若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回 运动--扫描,如果扫描电压变化很快,亮斑看起来为一条水平的亮 线.
一、带电粒子的加速
在真空中有一对平行金属板,
U
板间距为d,由于接到电池组上而
带电,两板间的电势差为U。若将 一个质量为 m 、带正电荷 q 的粒



子,在正极板处由静止释放不计重
力。在静电力的作用下由静止开始
从正极板向负极板运动,计算它到
达负极板时的速度。
问题一:粒子将向什么方向做怎样的运动? 问题二:计算粒子到达负极板的速度
(2)在电场中电子将做什么运动? (3)电子在电场中运动的时间t (4)电子在射出电场时的速度v (5)射出电场时电子在竖直方向上的偏转距离y (6)电子在离开电场时的偏转角度θ,求tanθ 。

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动1.pptx

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动1.pptx
3、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 粒受 子电 在场 电力 场
产 生 加 速 度
使 速 利用电场 度 变 使带电粒子 化
加 速
偏 转

一、
怎样求粒子加速后到达另一板的速度?
+q +
m ++
V0
匀速
++ ++ +
_
E
_ _ V=?
__
__
加速
_
匀速
U
U
一、带电粒子的加速
丝移动到金属板,
两处的电势差为U,电势 能减少量为eU.
减少的电势能全部转化为 电子的动能:
1 mv2 qU 2
例与练
1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加
速后,
哪种粒子动能最大 ( D )
哪种粒子速度最大 (B )
A、质子
B、电子
C、氘核
D、氦核
Ek
1 2
mv 2
qU
v 2qU m
与电量成正比
问:被这种紫外线照射出的电子,最大速度是 多少?
例与练
4、如图所示的电场中有A、B两点,A、B的电势 差UAB=100V,一个质量为m=2.0×10-12kg、电 量为q=-5.0×10-8C的带电粒子,以初速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点,求粒子到达B点
时的速率。(不计粒子重力)
1、动力学观点:
只适用于
电场力:F=qE qU 匀强电场
d
由牛顿第二定律:a
F
qU
m md
Ad B
由运动学公式:
E
v2 0 2ad

人教版高中物理选修3-1 第1章 第9节 带电离子在电场中的运动 课件(31张)

人教版高中物理选修3-1 第1章 第9节 带电离子在电场中的运动 课件(31张)
第9节 带电粒子在电场中的运动
学习 目标
1.能应用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动 时的加速度、速度和位移等物理量的变化.
2.能应用静电力做功、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.
3.了解示波管的工作原理,体会静电场知识对科学技术的影响.
知识点一 带电粒子在电场中的加速运动
A.增大两板间电势差U2 B.尽可能使板长L短些 C.尽可能使板间距离d小一些 D.使加速电压U1升高一些
解析:选C.加速过程有:eU1=21mv20① 偏转过程:L=v0t② h=21at2=2emUd2 t2③ 由①②③得Uh2=4UL21d 因此要提高灵敏度,可采用的办法有增大L,减小U1,减小d.故 C对.
►变式训练 2.如图所示,一束带电粒子(不计重力),垂直电场线方向进入 偏转电场,试讨论在以下情况中,粒子应具备什么条件,才能得到 相同的偏转距离y和偏转角度θ.(U、d、l保持不变) (1)进入偏转电场的速度相同; (2)进入偏转电场的动能相同; (3)先由同一加速电场加速后,再进入偏转电场.
解析:带电粒子在水平方向运动:l=v0t,① vx=v0.② 在竖直方向运动:y=12mqUdt2,③ vy=mqUdt.④ 由①③得:y=21mqUdvl220, 由②④得:tan θ=vvxy=mqdUvl02. (1)因为v0相同,当mq 相同时,y、tan θ也相同;
如上图所示,设加速电压为 U1,偏转电压为 U2,电子电荷量为 e,质量为 m,由 W=Δ Ek 得 eU1=12mv20.①
在电场中侧移 y=12at2=12×edUm2t2.② 其中 d 为两板的间距, 水平方向 t=vL0.③ 又 tan φ =vvxy=vat0=deUm2vL20.④ 由①②③④得荧光屏上的侧移 y′=y+L′tan φ =meLvU20d2(L′+L2)=tan φ (L′+L2).

最新人教版高中物理选修3-1第三章《带电粒子在电场中的运动》课件

最新人教版高中物理选修3-1第三章《带电粒子在电场中的运动》课件

带电粒子在电场中的运动_教学设计2017级在新课标指导下,没有学习曲线运动的学情下,我们特制定以下学生学习目标:1.会利用牛顿运动定律和运动学公式分析带电粒子在电场中的加速或减速直线运动问题.2.会利用功能观点,分析带电粒子在电场中的加速或减速直线运动问题.教学目标1、知识与技能目标:⑴通过教学,让学生知道带电粒子经过电场(匀强的或非匀强的)可以加速(也可以减速)。

⑵让学生明确主要有两种方法解决带电粒子的加速问题:一是运用牛顿第二定律和运动学公式电场力等知识;二是运用能量观点:动能定理或能量守恒定律列方程。

(3)要让学生能够应用运动学公式、牛顿第二定律、动能定理、带电粒子经过电场加速速度;测粒子的荷质比问题。

2、过程与方法目标:首先,通过实验演示粒子的加速现象,结合物理课件再现粒子在电场中的加速,强化粒子在电场中的运动过程在学生大脑中的映象,使学生形成清晰的物理过程;其次,要让学生理解运用哪些物理知识分析、处理带电粒子的加速问题,解决这种现象的基本原理和方法是什么?通过这一具体操作过程,学生可能记住的是如何得出结论的过程,而非是最后的结论式。

3、科学精神与科学态度的培养目标:要求学生在解决粒子在电场中的直线运动,将解题步骤按部就班的书写清楚,培养严谨求实求真的科学精神,要让学生明白,怕麻烦是学不好物理的,抽象的知识可以通过直观形象的图形来表达,从形象到抽象,又由抽象到形象,是学习物理和应用物理的两个重要方面。

如果认真走过这两步,就可能对物理学科初窥门径。

教材选择教材选择:由于新版教材还没有发行,我选用了人教版选修3-1,结合市教委编写的自主学习指导课程,制定了学习导学案。

由于曲线运动没有学习,我对教材只能选用了带电粒子在电场中的加速部分;课后练习第1题和第2题。

二、教学的重难点:⑴重点:初速为零的带电粒子在电场中的加速或减速问题及其处理;⑵直线加速器问题、粒子在平行板电容器中的临界问题;教学方法与学生的学习方式:教师采用直观形象与抽象思维结合的教学方法,适时启发导思;学生参与课堂教学,运用前面所学的电场知识和力学知识主动探究,获取新的结论,形成解决新情境、新问题的过程和方法。

高中物理 带电粒子在电场中的运动 新人教版选修3-1


WAB12mv212m0v2 WABqUAB
q U A B1 2m2v1 2m02 v
q为负
v
2qUAB m
v02
A- v0 B
4、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线
垂场(后直A偏进B)转入D角偏正转电切ta场为n,0.5刚,好则m离q下v开U0列2电dl说场法偏,电中转它压正在角确成离正的正开切是比电与
U时,粒子到达N板的速度为v,如果要使这个带
电粒子到达N板的速度为2v ,则下述方法能满足
要求的是(

A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U
Md N
C、使M、N间电压不变,距离减半
D、使M、N间电压不变,距离加倍 +
v 2qU m
v与电压平方 根成正比
U
若带电粒子在电场中所受合力不为零,当V0与合力方 向不在同一直线上时,粒子将做匀变速曲线运动。
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
1.平衡
(F合=0)
静止 匀速直线运动
匀变速直线运动—加速、减速
2.匀变速运动
(F合≠0)
匀变速曲线运动—偏转
例题一:如图,带电粒子在电场中处于静止 状态,该粒子带正电还是负电?
+++++++
F电 mg
-------
-------
F电 mg
电学模型
力学分析
带电粒子在电场中 势必受到电场力
物体的初速度和所 受的合外力决定了 物体的运动情况。
1.电子、质子、离子等微观带电粒子所受重 力一般远小于电场力,重力可以忽略(有说 明或暗示除外)。

人教版高中物理选修3-1:第一章 1.9 带电粒子在电场中的运动 课件1


vy
3、位移: x方向:
tanq = 2 tan a
2
1 2 1 qU L y方向: y = at = 2 2 2 md v0 x方向: Vx= V 0 qUL 4、速度: y方向: v y = at = mv0 d
L=v0 t


带电粒子在电场中的偏转的临界问题 思考:相距为d长度为 l的平行板A、B加上电压后,可 在A、B之间的空间产生匀强电场。有一电量为+q、质 量为m的粒子以初速度v0沿与A、B板平行的方向从AB 连线的中点O射入。不计重力,要使此粒子能从电场 中射出,则A、B间的电压应满足什么条件?
y
θ
v0 v
vy
1、受力分析:粒子受到竖直向下的电场力 F=Eq=qU/d。 2、运动规律分析:粒子作类平抛运动 x方向:匀速直线运动
qU y方向:匀加速直线运动 a = md


归纳 L d+
v0
F +
y
θ
v0
v
5、离开电场时 的位移和速度偏 转角度的关系
vy
v
(1) 粒子在电场中运动的时间: t L = V0 要判断粒子是否出了电场 1 2 1 设粒子能穿过电场 y = at d 2 2 竖直方向上的位移要求
偏转角
qU a= md

qU L 2 ( ) d md v0

二、带电粒子在匀强电场中的偏转
带电粒子以垂直匀强 电场的场强方向射入 电场,若不计粒子的 重力,则做类似平抛 运动。
V y = at
1
0
1 2 y = 2 at


二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ◆V0⊥E时:
0 v + d F

人教版高中物理选修3-1课件1.9带电粒子在电场中的运动3a.pptx


(2)偏转角θ :
tan
qlU2 mv02d
l U2 2d U1
(3)偏移距离Y: Y ( l + L ) talnU 2
2 2d U1
vy
v
速_ 偏 -q
+
U2
+
dl
+
+
+
+
+
θ
y v0
Y
转m
v0
O
U1 - - - - - - L
四、示波管的原理
1、示波器的作用: 观察电信号随时间变化的情况
2、示波管的结构: 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成
齿形电压,使X的电势比X’高,在荧光屏上会看
到什么图形?
Y
0<t<t1
Ux
O
t1
t2 t
O
X
t1<t<t2
课外探究: 电视图象是怎样形成的?
三 、 带 电 粒 子 的 加
经加速电场U1加速后:
qU1
1 2
mv02
经(1)偏偏转移电距场离Uy2:偏转y 后2:qml2vU02d2
l 2U2 4 dU1
(1)出偏转电场时的偏移距离y;
(2)出偏转电场时的偏转角θ ;
(3)打在荧光屏上时的偏移距离Y. vy v
_ -q
+
U2
+
dl
+
+
+
+
+
θ
y v0
Y
m
v0
O
U1 - - - - - - L
三 、 带 电 粒 子 的 加
经加速电场U1加速后:
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