魯科版 (2019)必修第三冊(cè)第2章電勢(shì)能與電勢(shì)差第4節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案配套課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

1.示波器的核心部件是示波管:由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)板、水平偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成,管內(nèi)抽成真空。
2.當(dāng)豎直偏轉(zhuǎn)板、水平偏轉(zhuǎn)板都未加電壓時(shí),電子束從電子槍發(fā)出后沿直線傳播,在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)亮斑。如圖所示:?3.如果豎直偏轉(zhuǎn)板加電壓,水平偏轉(zhuǎn)板不加電壓,電子束經(jīng)過豎直偏轉(zhuǎn)板時(shí)受到豎直方向電場(chǎng) 力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),致使打在熒光屏上的亮斑在豎直方向發(fā)生偏移。如圖所示:
4.如果水平偏轉(zhuǎn)板加電壓,豎直偏轉(zhuǎn)板不加電壓,打在熒光屏上的亮斑在水平方向發(fā)生偏移。如圖所示:?5.如果水平偏轉(zhuǎn)板加電壓,豎直偏轉(zhuǎn)板也加電壓,打在熒光屏上的亮斑在豎直方向發(fā)生偏移, 也在水平方向發(fā)生偏移。亮斑的運(yùn)動(dòng)就是豎直和水平兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。通常,加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電壓是要研究的信號(hào)電壓,它隨時(shí)間而變化。如果信號(hào)電壓是周期性的,且與加在水平偏轉(zhuǎn)板的掃描電壓周期滿足一定的關(guān)系,在熒光屏上就會(huì)顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間有規(guī)律變化的圖像。如圖所示:
1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí),加速度不變,粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。(　????)2.示波管電子槍的作用是產(chǎn)生高速飛行的電子束,偏轉(zhuǎn)電極的作用是使電子束偏轉(zhuǎn),打在熒光屏的不同位置。?(　????)3.帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速時(shí),就不能應(yīng)用動(dòng)能定理qU=?mv2。?(　????)
知識(shí)辨析判斷正誤，正確的畫“ √” ，錯(cuò)誤的畫“ ?” 。
? 由于W=qU既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)又適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng),故在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子的加速仍可使用qU=?mv2。
情境探究　　如圖所示,在真空中有一對(duì)平行金屬板,由于接在電池組上而帶電,兩板間的電勢(shì)差為U。若一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的α粒子,在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù) 極板運(yùn)動(dòng),板間距為d。?
問題1 帶電粒子在電場(chǎng)中受哪些力作用?重力能否忽略不計(jì)?提示????受重力和電場(chǎng)力;因重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力,故可以忽略重力。
問題2 粒子在電場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)?提示????做初速度為0、加速度a=?的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
問題3 粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為多大?提示????方法1　在帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過程中,電場(chǎng)力對(duì)它做的功W=qU設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率為v,其動(dòng)能可以寫為Ek=? mv2由動(dòng)能定理可知? mv2=qU可解得v=?方法2　設(shè)粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)所用時(shí)間為t,則d=?at2,v=at,a=?,聯(lián)立解得v=?。
講解分析1.帶電粒子的分類(1)基本粒子如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等,除有特別說明或有明確的暗示以外,此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。(2)帶電微粒如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或有明確的暗示以外,一般都不能忽略重力。2.帶電粒子的加速(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析:帶電粒子沿平行電場(chǎng)線的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上,做勻加(減)速直線運(yùn)動(dòng)。(只受電場(chǎng)力)(2)用功能觀點(diǎn)分析:粒子動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功(電場(chǎng)可以是勻強(qiáng)電場(chǎng)或非勻強(qiáng)電
場(chǎng))。(只受電場(chǎng)力)若粒子的初速度為零,則:?mv2=qU,得v=?。若粒子的初速度不為零,則:?mv2-?m?=qU,得v=?。
講解分析1.基本關(guān)系　　如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以初速度v0垂直電場(chǎng)線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),加速度a=?=?。?
?2.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),受到恒定的與初速度方向成90°角的靜電力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。3.對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問題的分析(1)帶電粒子沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=?。(2)帶電粒子沿靜電力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得加速度a=?=?。(3)帶電粒子在電場(chǎng)中沿靜電力方向偏移的距離y=?at2=?·?·?=?U。
(4)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)沿靜電力方向的速度vy=at=?,設(shè)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角度為θ,則tan θ=?=?U。
典例如圖所示,質(zhì)子、氘核和α粒子【1】都沿平行板電容器兩板中心線OO'方向垂直于電場(chǎng)線射入板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)【2】,射出后都打在同一個(gè)與OO'垂直的熒光屏上,使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)。若它們是在同一位置由同一個(gè)電場(chǎng)從靜止加速【3】后射入此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的,則關(guān)于在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)的個(gè)數(shù)【4】,下列說法中正確的是?(　????)A.3個(gè)　　　　　????B.1個(gè)
C.2個(gè)　　　　　????D.以上三種都有可能
信息提取????【1】質(zhì)子、氘核和α粒子均不需要考慮重力作用?！?】三粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。【3】加速時(shí)加速電壓相同,電場(chǎng)力做功與電荷量成正比,決定著所獲得的動(dòng)能?！?】分析各粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的位置及速度偏轉(zhuǎn)角,從而確定亮點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
思路分析????粒子的運(yùn)動(dòng)包括三個(gè)階段:第一階段:粒子在加速電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理【5】可求出粒子離開加速電場(chǎng)時(shí)的速度大小。第二階段:粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律【6】求加速度,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式【7】和運(yùn)動(dòng)的合成與分解【8】求出粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向的位移及粒子的速度偏轉(zhuǎn)角的正切值。第三階段:離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),直到打在熒光屏上。
解析????設(shè)板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距為d。根據(jù)動(dòng)能定理得qU1=?m?(由【5】得到)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度為a=?(由【6】得到)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=?偏轉(zhuǎn)距離為y=?at2(由【7】得到)聯(lián)立以上各式可得

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