10.5带电粒子在电场中的运动—【新教材】人教版(2019)人教版高中物理必修第三册课件

[提出问题]
1．带电粒子的受力情况如
F
何？运动性质如何？
U
d
2．带电粒子的运动与力学中 哪种运动类似？这种运动的研 究方法是什么？
_ v0
l
3．用什么方法研究－q运动规律，从而求出它 在竖直方向的偏移原运动方向的距离y，及偏转 角φ？
++++++
vy
v
φ
vx
d,U
-q
y
v0
- - -l - - -
必修三
第十章 电场中的能量
10.5 带电粒子在电场中的 运动
【学习目标】 1.知道带电粒子在电场中加速和偏转的原理 2.理解带电粒子在匀强电场中的运动规律,能够分析和 计算加速和偏转的问题 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
【知识梳理】 1.关于带电粒子在电场中的重力 2.带电粒子的直线加速 3.带电粒子的曲线偏转 4.示波器
(1)给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电 压，电子束将打在荧光屏的 中心点O 点．
(3)若UYY′>0，UXX′＝0，则粒子向 Y 板偏移，若UYY′＝0， UXX′>0，则粒子向 X 板偏移．
例4.(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成，如图所示．如果在荧光屏上P 点出现亮斑，那么示波管中的( )
EU d
a F qU m dm
（另解，由能量守恒的思想 qU 1 mv2 0 ）
2
v'
2ad
2qU d 'm
d'
2qU m
二、带电粒子在电场中的直线加速
小结： 两种思路 ：1是力的观点（适用于匀强电场）；
2是能量的观点（普遍适用，尤其不涉 及加速度和时间）
三、带电粒子在电场中的加速
【引入】
医用电子直线加速器
一、关于带电粒子在电场中的重力
1.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有 明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质 量)。 2.带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有 明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
二、带电粒子在电场中的直线加速
A．极板X应带正电 B．极板X′应带正电 C．极板Y应带正电 D．极板Y′应带正电

答案：AC
1.粒子重力是否考虑
小结
2.受力分析、运动分析
3.选方法：（1） 直线加速：力或能量的观点 （2）曲线偏转时：分解的观点
为:
a F Uq
m dm
由运动学公式: vt2 v02 2ad
得: v 2ad 2qU m
2．运用能量观点 求解：
由动能定理 :
qU 1 mv2 0 2
得: v 2qU m
例2.如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m，有一2×10-15 kg 的带电 粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 （3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）的 答案又如何？
例1.如图所示的匀强电场，正极板处有一
带正电的离子，质量为m,电荷量为q，初
速两板度间v0=电0，压不为计U。重求力：，该两粒板子间到距达离负为极d板，
时的速度vt
U d
若加速电场是 非匀强电场， 应如何分析？
q
F
1．用牛顿运动定律 分析该题目
粒子受到的电场力为恒力:
F Eq qU d
根据牛顿第二定律，加速度
例3.如图 ，两相同极板 A 与 B 的长度 l 为 6.0 cm，相距 d 为 2 cm ，极板间的电压 U 为 200 V。一个电子沿平行于板面的方向射 入电场中，射入时的速度 v0 为3.0×107 m/s。把两板间的电场 看作匀强电场，求电子射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。
带电粒子在电场中的偏转
1.基本规律
（1）垂直电场线方向匀速直线运动 l vot vx v0
（2）沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动
vy at
y
1 2
at 2
Uql2 2dmv02
（3）偏转角： tan vy Uql
。
vx dmv02
2.方法:运动的合成与分解,类似于平抛运动
四、示波管原理
1．构造：示波管主要是由 电子枪 、 偏转电极 (XX′和YY′)、荧光屏 组成，管内抽成真空． 2．原理 (1)给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电 压，电子束将打在荧光屏的 中心点O点． (2)带电粒子在Ⅰ 区域是直线加速的，在 Ⅱ 区域是偏转的． (3)若UYY′>0，UXX′＝0，则粒子向 Y 板偏移，若UYY′＝0， UXX′>0，则粒子向 X 板偏移．