带电粒子在匀强电场中的运动PPT课件 人教课标版
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第九节 带电粒子
在匀强电场中的运动
学习目标
1. 理解带电粒子在匀强电场中运动的 规律，并能分析解决加速和偏转方 面的问题。
2. 了解示波管的基本原理。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、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要小得多， 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）。
1 mv2 qU 2 2 eU v me
19 2 1 . 6 10 2500 m /s 30 0 . 91 10
7 3 10 m /s
结论： 由于电场力做功与场强是否匀 强无关，与运动路径也无关，所以 在处理电场对带电粒子的加速问题 时，一般都是利用动能定理进行处 理。
+ + + + + +
vY
φ
d v
0yຫໍສະໝຸດ vXv0v运动时间t = l / V0
Uql2 y = 2 dm V02
- - - - - l
tanφ =
v
vY
Uql vY=at = dm V0 Uql = dm 2 V0
0
v = vX2 + v 2 Y vX=v
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 一点 , 此点平分沿初速度方向的位 移。
1、聪明的人有长的耳朵和短的舌头。 ——弗莱格 2、重复是学习之母。 ——狄慈根 3、当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。 ——利希顿堡 4、人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。 ——B.V 5、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。 ——洛 克 6、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。 ——阿卜· 日· 法拉兹 7、学习是劳动，是充满思想的劳动。 ——乌申斯基 8、聪明出于勤奋，天才在于积累 －－华罗庚 9、好学而不勤问非真好学者。 10、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。 11、人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废 －茅以升 12、你想成为幸福的人吗？但愿你首先学会吃得起苦 －－屠格涅夫 13、成功＝艰苦劳动＋正确方法＋少说空话 －－爱因斯坦 14、不经历风雨，怎能见彩虹 －《真心英雄》 15、只有登上山顶，才能看到那边的风光。 16只会幻想而不行动的人，永远也体会不到收获果实时的喜悦。 17、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。 1 8．成功，往往住在失败的隔壁！ 1 9 生命不是要超越别人，而是要超越自己． 2 0．命运是那些懦弱和认命的人发明的！ ２1．人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！ ２2．世界上大部分的事情，都是觉得不太舒服的人做出来的． ２3．昨天是失效的支票，明天是未兑现的支票，今天才是现金． ２4．一直割舍不下一件事，永远成不了! ２5．扫地，要连心地一起扫！ ２6．不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力． ２7．当你停止尝试时，就是失败的时候． ２8．心灵激情不在，就可能被打败． ２9．凡事不要说＂我不会＂或＂不可能＂，因为你根本还没有去做！ ３0．成功不是靠梦想和希望，而是靠努力和实践． ３1．只有在天空最暗的时候，才可以看到天上的星星． ３2．上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价． ３3．现在站在什么地方不重要，重要的是你往什么方向移动。 ３4．宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子． ３5．为成功找方法，不为失败找借口． ３6．不断反思自己的弱点，是让自己获得更好成功的优良习惯。 ３7．垃圾桶哲学：别人不要做的事，我拣来做！ ３8．不一定要做最大的，但要做最好的． ３9．死的方式由上帝决定，活的方式由自己决定！ ４0．成功是动词，不是名词！ 20、不要只会吃奶，要学会吃干粮，尤其是粗茶淡饭。
m
d
v
2qU m
带电粒子的加速
思考: 如两极板间不是匀强电场该用何种 方法求解？为什么？ 由于电场力做功与场强是否匀强无关， 与运动路径也无关，第二种方法仍适用！
1 若粒子的初速度为零,则: mv2 qU 2 1 2 1 2 若粒子的初速度不为零,则: mv mv qU 0 2 2
例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属 丝和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电 子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。 电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝 射出时的速度为零。 解:电子电荷量为e,根据动能定理可得
2、带电颗粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等。 除非有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略 重力。 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
带电粒子在匀强电场中的运动状态：
1.平衡
可能是
静止
匀速直线运动 匀变速直线运动—加速 匀变速曲线运动—偏转
2.匀变 速运动
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 1、受力分析: 水平向右的电场力 _ F＝Eq=qU/d q + F 2、运动分析: m 初速度为零，加速度为 d a=qU/md的向右匀加速直 带电粒子的加速 线运动。
v
2 qU m
带电粒子的加速
一、带电粒子的加速
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 解法二 运用能量知识求解
+
q F _
1 2 W mv 总qU 2
由此可知：粒子从偏转电场 中射出时，就好像是从极板 的 l/ 2处沿直线射出一样。
如图所示，在真空中竖直放置一对金属板 , 加电 压U1;水平放置一对金属板，板间距离为d，加电 压U2，一电荷量为-q质量为m的带电粒子由静止 出发。试分析带电粒子的运动情况。 ( 不计粒子 的重力) 偏转 _加速 v +
二 带电粒子的偏转
Eq
+
v0
+
+
+
+
+
-q
- - - - - 垂直电场方向做匀速直线运动
平行电场方向做初速度为零的匀加速直线运 动 类似于平抛运动
v
+ d U -q m
0
+
v
+
+
+
+
φ
y
- -
- - - -
l 已知条件如图所示，求出它在电场 中的运动时间t ,射出电场时在竖直 方向偏移原来运动方向的距离y、末 速度V及偏转角度φ
由此可知：粒子的偏转角度和偏 移量均与q,m无关，仅由加速电场 和偏转电场决定。 即：电性相同的不同粒子从静止 由同一点经过加速和偏转电场， 它们的运动轨迹重合。
偏转电极的不同放置方式
Y
Y’
+
若金属平行板水平 放置,电子将在竖直 方向发生偏转
-
X -
X’
若金属平行板竖直 放置,电子将在水平 方向发生偏转
+
带电粒子先加速后偏转在电子技术中 的应用——示波管。
构造
电子枪
y y'
x x'
荧
光
屏
+ --
+ +偏转电极
四、示波管的原理示波器.swf
1、示波器组成：示波管（内部是真空的）、 电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
电子枪
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
祝同学们学习快乐！
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
一、带电粒子的加速
一、带电粒子的加速
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 解法一 运用运动学知识求解
+
q F _
v 2ad
2
m
d
F qU a m md
三、 加速和偏转一体
+
+
+
+
+
+
-q m
U1
v0
U2
- - - - - L
三、 加速和偏转一体 偏转 _加速 + + + + + + -q m
U1
+
U2
v0
- - - - - L
v 电荷经 加速电 场加速 后进入 偏转电 场
通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度
⑴出偏转电场时的偏转角tan φ⑵偏移量y
在匀强电场中的运动
学习目标
1. 理解带电粒子在匀强电场中运动的 规律，并能分析解决加速和偏转方 面的问题。
2. 了解示波管的基本原理。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、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要小得多， 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）。
1 mv2 qU 2 2 eU v me
19 2 1 . 6 10 2500 m /s 30 0 . 91 10
7 3 10 m /s
结论： 由于电场力做功与场强是否匀 强无关，与运动路径也无关，所以 在处理电场对带电粒子的加速问题 时，一般都是利用动能定理进行处 理。
+ + + + + +
vY
φ
d v
0yຫໍສະໝຸດ vXv0v运动时间t = l / V0
Uql2 y = 2 dm V02
- - - - - l
tanφ =
v
vY
Uql vY=at = dm V0 Uql = dm 2 V0
0
v = vX2 + v 2 Y vX=v
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 一点 , 此点平分沿初速度方向的位 移。
1、聪明的人有长的耳朵和短的舌头。 ——弗莱格 2、重复是学习之母。 ——狄慈根 3、当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。 ——利希顿堡 4、人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。 ——B.V 5、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。 ——洛 克 6、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。 ——阿卜· 日· 法拉兹 7、学习是劳动，是充满思想的劳动。 ——乌申斯基 8、聪明出于勤奋，天才在于积累 －－华罗庚 9、好学而不勤问非真好学者。 10、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。 11、人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废 －茅以升 12、你想成为幸福的人吗？但愿你首先学会吃得起苦 －－屠格涅夫 13、成功＝艰苦劳动＋正确方法＋少说空话 －－爱因斯坦 14、不经历风雨，怎能见彩虹 －《真心英雄》 15、只有登上山顶，才能看到那边的风光。 16只会幻想而不行动的人，永远也体会不到收获果实时的喜悦。 17、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。 1 8．成功，往往住在失败的隔壁！ 1 9 生命不是要超越别人，而是要超越自己． 2 0．命运是那些懦弱和认命的人发明的！ ２1．人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！ ２2．世界上大部分的事情，都是觉得不太舒服的人做出来的． ２3．昨天是失效的支票，明天是未兑现的支票，今天才是现金． ２4．一直割舍不下一件事，永远成不了! ２5．扫地，要连心地一起扫！ ２6．不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力． ２7．当你停止尝试时，就是失败的时候． ２8．心灵激情不在，就可能被打败． ２9．凡事不要说＂我不会＂或＂不可能＂，因为你根本还没有去做！ ３0．成功不是靠梦想和希望，而是靠努力和实践． ３1．只有在天空最暗的时候，才可以看到天上的星星． ３2．上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价． ３3．现在站在什么地方不重要，重要的是你往什么方向移动。 ３4．宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子． ３5．为成功找方法，不为失败找借口． ３6．不断反思自己的弱点，是让自己获得更好成功的优良习惯。 ３7．垃圾桶哲学：别人不要做的事，我拣来做！ ３8．不一定要做最大的，但要做最好的． ３9．死的方式由上帝决定，活的方式由自己决定！ ４0．成功是动词，不是名词！ 20、不要只会吃奶，要学会吃干粮，尤其是粗茶淡饭。
m
d
v
2qU m
带电粒子的加速
思考: 如两极板间不是匀强电场该用何种 方法求解？为什么？ 由于电场力做功与场强是否匀强无关， 与运动路径也无关，第二种方法仍适用！
1 若粒子的初速度为零,则: mv2 qU 2 1 2 1 2 若粒子的初速度不为零,则: mv mv qU 0 2 2
例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属 丝和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电 子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。 电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝 射出时的速度为零。 解:电子电荷量为e,根据动能定理可得
2、带电颗粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等。 除非有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略 重力。 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
带电粒子在匀强电场中的运动状态：
1.平衡
可能是
静止
匀速直线运动 匀变速直线运动—加速 匀变速曲线运动—偏转
2.匀变 速运动
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 1、受力分析: 水平向右的电场力 _ F＝Eq=qU/d q + F 2、运动分析: m 初速度为零，加速度为 d a=qU/md的向右匀加速直 带电粒子的加速 线运动。
v
2 qU m
带电粒子的加速
一、带电粒子的加速
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 解法二 运用能量知识求解
+
q F _
1 2 W mv 总qU 2
由此可知：粒子从偏转电场 中射出时，就好像是从极板 的 l/ 2处沿直线射出一样。
如图所示，在真空中竖直放置一对金属板 , 加电 压U1;水平放置一对金属板，板间距离为d，加电 压U2，一电荷量为-q质量为m的带电粒子由静止 出发。试分析带电粒子的运动情况。 ( 不计粒子 的重力) 偏转 _加速 v +
二 带电粒子的偏转
Eq
+
v0
+
+
+
+
+
-q
- - - - - 垂直电场方向做匀速直线运动
平行电场方向做初速度为零的匀加速直线运 动 类似于平抛运动
v
+ d U -q m
0
+
v
+
+
+
+
φ
y
- -
- - - -
l 已知条件如图所示，求出它在电场 中的运动时间t ,射出电场时在竖直 方向偏移原来运动方向的距离y、末 速度V及偏转角度φ
由此可知：粒子的偏转角度和偏 移量均与q,m无关，仅由加速电场 和偏转电场决定。 即：电性相同的不同粒子从静止 由同一点经过加速和偏转电场， 它们的运动轨迹重合。
偏转电极的不同放置方式
Y
Y’
+
若金属平行板水平 放置,电子将在竖直 方向发生偏转
-
X -
X’
若金属平行板竖直 放置,电子将在水平 方向发生偏转
+
带电粒子先加速后偏转在电子技术中 的应用——示波管。
构造
电子枪
y y'
x x'
荧
光
屏
+ --
+ +偏转电极
四、示波管的原理示波器.swf
1、示波器组成：示波管（内部是真空的）、 电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
电子枪
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
祝同学们学习快乐！
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
一、带电粒子的加速
一、带电粒子的加速
如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从 正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多 大？(不考虑粒子的重力） U 解法一 运用运动学知识求解
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q F _
v 2ad
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m
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三、 加速和偏转一体
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-q m
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v0
U2
- - - - - L
三、 加速和偏转一体 偏转 _加速 + + + + + + -q m
U1
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U2
v0
- - - - - L
v 电荷经 加速电 场加速 后进入 偏转电 场
通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度
⑴出偏转电场时的偏转角tan φ⑵偏移量y