2019_2020学年高中物理第一章电场第六节示波器的奥秘课件粤教版选修3
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图1
三、示波器探秘
1.结构 如图2所示为示波管的结构图.
图2 1.灯丝 2.阴极 3.控制极 4.第一阳极 5.第二阳极 6.第三阳极 7.竖直偏 转系统 8.水平偏转系统 9.荧光屏 示波器的核心部件是示波管，示波管外部是一个抽成真空的玻璃管，
内部主要有： (1)电子枪：由发射电子的灯丝及加速电极(阴极、阳极)组成； (2)偏转系统： 水平 偏转系统， 竖直 偏转系统； (3) 荧光屏 . 2.原理： (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形扫描电压； (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后， 以很大的速度进入偏转电场，如果在YY′偏转极板上加一个随时间正弦变化的 信号电压，在XX′偏转极板上加上适当的偏转电压，在荧光屏上就会出现按 YY′偏转电压规律变化的可视图象.
√C.两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率不变
D.两板间距越小，则加速的时间不变，获得的速率不变
图5
解析 由于两极板之间的电压不变，
电子在电场中一直做匀加速直线运动， 由此可见，两板间距离越小，加速时间越短， 所以电子到达B板时的速率与两板间距离无关，仅与加速电压U有关，故C正确， A、B、D错误.
(2)质量为m，电荷量为q的粒子从静止开始，仅在电场力作用下，经电压为U的电
场加速后，根据动能定理qU＝
，得粒子到达另一极板的速度v＝
.
二、带电粒子的偏转
如图1所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行 于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. (1)运动性质： ①沿初速度方向：速度为 v0 的 匀速直线 运动. ②垂直v0的方向：初速度为零 的 匀加速 直线运动.
图6 (2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动.
2.过程分析 如图7所示，设粒子不与极板相撞
图7
3.两个重要推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长 线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点. (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的 ，即tan α ＝ tan θ. 4.分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy＝ΔEk，其中y为粒子在偏 转电场中沿电场方向的偏移量.
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实
自主预习
一、带电粒子的加速
1.基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受 到重力的作用一般 远小于 静电力，故可以 忽略 .
2.带电粒子的加速： (1)带电粒子在电场中做加速直线运动的条件：只受电场力作用时，初速度为零 或 电场力方向与 初速度方向 相同.
知识深化
1.带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力. (2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的 暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力. 2.分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动.
第一章 电 场
第六节 示波器的奥秘
学科素养与目标要求
物理观念：
1.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的运动情况. 2.知道示波管的主要构造和工作原理.
科学思维：
能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
例1 如图4所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分 别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？
图4 解析 质子和α粒子都带正电，从A点释放都将受电场力作用加速运动到B点， 设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知，
针对训练1 (2017·盐城市第三中学期中)如图5所示，在A板附近有一电子由静 止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的时间和速率，下列说法正确的是 A.两板间距越大，则加速的时间越长，获得的速率越小 B.两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率越小
即学即用
1.判断下列说法的正误. (1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可忽略不计.( √ ) (2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直 线运动问题.( × ) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动.
(√ ) (4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子 束偏转，打在荧光屏不同位置.( √ )
答案 α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力， 故可以忽略重力.
(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？
Байду номын сангаас
(3)计算粒子到达负极板时的速度大小.(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解) 答案 方法1 利用动能定理求解.
方法2 利用牛顿运动定律结合运动学公式求解. v＝at
2.如图3所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质 量为m(不计重力)、电荷量为＋q的粒子，以速度v0通过等势面M的一点射入两 等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度为____________.
图3
重点探究
一、带电粒子的加速
导学探究 如图所示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U.一质量为m、带电荷 量为q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动. (1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是 质子质量的4倍，即m＝4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的2倍).
二、带电粒子的偏转
如图6所示，质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极 板间，两极板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U， 板间距离为d，不计粒子的重力. 1.运动分析及规律应用 粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理. (1)在v0方向：做匀速直线运动；
三、示波器探秘
1.结构 如图2所示为示波管的结构图.
图2 1.灯丝 2.阴极 3.控制极 4.第一阳极 5.第二阳极 6.第三阳极 7.竖直偏 转系统 8.水平偏转系统 9.荧光屏 示波器的核心部件是示波管，示波管外部是一个抽成真空的玻璃管，
内部主要有： (1)电子枪：由发射电子的灯丝及加速电极(阴极、阳极)组成； (2)偏转系统： 水平 偏转系统， 竖直 偏转系统； (3) 荧光屏 . 2.原理： (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形扫描电压； (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后， 以很大的速度进入偏转电场，如果在YY′偏转极板上加一个随时间正弦变化的 信号电压，在XX′偏转极板上加上适当的偏转电压，在荧光屏上就会出现按 YY′偏转电压规律变化的可视图象.
√C.两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率不变
D.两板间距越小，则加速的时间不变，获得的速率不变
图5
解析 由于两极板之间的电压不变，
电子在电场中一直做匀加速直线运动， 由此可见，两板间距离越小，加速时间越短， 所以电子到达B板时的速率与两板间距离无关，仅与加速电压U有关，故C正确， A、B、D错误.
(2)质量为m，电荷量为q的粒子从静止开始，仅在电场力作用下，经电压为U的电
场加速后，根据动能定理qU＝
，得粒子到达另一极板的速度v＝
.
二、带电粒子的偏转
如图1所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行 于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. (1)运动性质： ①沿初速度方向：速度为 v0 的 匀速直线 运动. ②垂直v0的方向：初速度为零 的 匀加速 直线运动.
图6 (2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动.
2.过程分析 如图7所示，设粒子不与极板相撞
图7
3.两个重要推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长 线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点. (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的 ，即tan α ＝ tan θ. 4.分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy＝ΔEk，其中y为粒子在偏 转电场中沿电场方向的偏移量.
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实
自主预习
一、带电粒子的加速
1.基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受 到重力的作用一般 远小于 静电力，故可以 忽略 .
2.带电粒子的加速： (1)带电粒子在电场中做加速直线运动的条件：只受电场力作用时，初速度为零 或 电场力方向与 初速度方向 相同.
知识深化
1.带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力. (2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的 暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力. 2.分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动.
第一章 电 场
第六节 示波器的奥秘
学科素养与目标要求
物理观念：
1.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的运动情况. 2.知道示波管的主要构造和工作原理.
科学思维：
能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
例1 如图4所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分 别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？
图4 解析 质子和α粒子都带正电，从A点释放都将受电场力作用加速运动到B点， 设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知，
针对训练1 (2017·盐城市第三中学期中)如图5所示，在A板附近有一电子由静 止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的时间和速率，下列说法正确的是 A.两板间距越大，则加速的时间越长，获得的速率越小 B.两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率越小
即学即用
1.判断下列说法的正误. (1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可忽略不计.( √ ) (2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直 线运动问题.( × ) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动.
(√ ) (4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子 束偏转，打在荧光屏不同位置.( √ )
答案 α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力， 故可以忽略重力.
(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？
Байду номын сангаас
(3)计算粒子到达负极板时的速度大小.(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解) 答案 方法1 利用动能定理求解.
方法2 利用牛顿运动定律结合运动学公式求解. v＝at
2.如图3所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质 量为m(不计重力)、电荷量为＋q的粒子，以速度v0通过等势面M的一点射入两 等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度为____________.
图3
重点探究
一、带电粒子的加速
导学探究 如图所示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U.一质量为m、带电荷 量为q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动. (1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是 质子质量的4倍，即m＝4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的2倍).
二、带电粒子的偏转
如图6所示，质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极 板间，两极板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U， 板间距离为d，不计粒子的重力. 1.运动分析及规律应用 粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理. (1)在v0方向：做匀速直线运动；