關(guān)于帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月研究運(yùn)動(dòng)前的”熱身”1、帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力2、何時(shí)考慮帶電粒子的重力？（1）、基本粒子——物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)中的基本粒子。常見：質(zhì)子、電子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，常常忽略其重力。（2）帶電顆粒常見：帶電油滴、帶電塵埃、帶電小球等除有說明或明確的暗示以外，其重力一般不能忽略。第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場力對粒子的運(yùn)動(dòng)有什么效果？

帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場力對粒子產(chǎn)生加速度，改變粒子的速度。電場力（合外力）對粒子做功，改變粒子的動(dòng)能。

4、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)?

帶電粒子在均強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場力是恒力,產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)跟物體在重力場中的自由落體和拋體運(yùn)動(dòng)相似.第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)的主要工具：電場力加速度電場力的功動(dòng)能定理F=qEa=F/mW=qU第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月方法1：從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析粒子被加速動(dòng)力學(xué)：F=qEa=F/m運(yùn)動(dòng)學(xué)：U+-mqd一、帶電粒子的加速：第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月方法２：從做功和能量的角度分析粒子被加速１)粒子只受到電場力做功＝0思考：如果不是勻強(qiáng)電場，上面公式是否適用？U+-dq≠

0顯然，用功能關(guān)系解題簡便！！第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

電荷量為e的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板。兩處的電勢差為U，電勢能變化（減少）為eU.電勢能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。解：所以第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月求解帶電體在電場中運(yùn)動(dòng)的二條思路:1.從動(dòng)力學(xué)的角度:可利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識2.從能量的角度:可利用動(dòng)能定理和能量守恒定律

結(jié)論：由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)：帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間，距下板h=0.8cm,兩板間的電勢差為300V,如果兩板間電勢差減小到60V,求帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上時(shí)的速度?+_dh討論:求帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上的時(shí)間?第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)沿初速度方向：速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)沿電場力方向：初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)1、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：

帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場,受到恒定的與初速度方向垂直的電場力的作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線。2、研究方法：運(yùn)動(dòng)的合成和分解（類平拋運(yùn)動(dòng)）第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月不計(jì)重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場１）粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)２）粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

類平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法

l++++++-------qvv0vyydＵX=v0tt==vy=aty=v0Fα

=tanα

ss離開電場時(shí)偏移量:離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角:在電場中飛行時(shí)間:第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月t==vy=aty==tanθ

解：代入數(shù)據(jù)得y

=0.36㎝代入數(shù)據(jù)得θ=6.80第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題。★粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)★粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月例:離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1

加速后，獲得速度，并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度Ｖ離開場，已知平行板長為Ｌ，兩板間距離為d，求：1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、加速度、速度Ｖ的大小；2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。

l++++++------u1dv0第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月解：由動(dòng)能定理得到即=v0t==a=vy=at˙

vvy

l++++++-------qv0Fu1v0Ｖ第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

l++++++-------qyv0Fα

u1vyv0at=

速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：tanα

=˙

v0=vy偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于加速場和偏轉(zhuǎn)場偏轉(zhuǎn)角和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于加速場和偏轉(zhuǎn)場第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月三、示波管的原理構(gòu)造:由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。管內(nèi)抽成真空。第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固:推出偏移y’的表達(dá)式y(tǒng)’yLl/2第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月t/sU0－U0鋸齒形電壓:u/v第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固練習(xí)1、如圖所示，有三個(gè)質(zhì)量相同,分別帶有正電、負(fù)電和不帶電的微粒,從極板的左側(cè)中央以相同的初速度先后垂直射入,分別落在正極板的A、B、C三處。則:A.微粒A帶正電,B不帶電,C帶負(fù)電B.三個(gè)微粒在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C.三個(gè)微粒在電場中加速度aA<aB<aCD.三個(gè)微粒到達(dá)正極板時(shí)的動(dòng)能EKA>EKB>EKCCBAvo_+第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2、