第5節(jié)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第十章

人教版

高中物理必修三第1課時(shí)新課導(dǎo)入

加速帶電粒子用于醫(yī)療實(shí)踐“質(zhì)子療法”

先將質(zhì)子加速到具有較高的能量，再將它引向轟擊腫瘤，殺死細(xì)胞：“放射療法”

將被加速后的電子轟擊重金屬靶，產(chǎn)生出的放射線用于醫(yī)學(xué)治療。

在原子物理、核物理等領(lǐng)域，帶電粒子被加速成高能粒子，轟擊原子、原子核，幫助人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。新課導(dǎo)入研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.研究運(yùn)動(dòng)物體的一般思路是什么？2.決定物體做什么運(yùn)動(dòng)的條件又是什么？想一想

從哪里入手分析？研究運(yùn)動(dòng)的基本思路1、運(yùn)動(dòng)和力的觀念（1）研究對(duì)象的初速度v和加速度a（2）決定物體做什么運(yùn)動(dòng)的條件例如：

勻變速運(yùn)動(dòng)---加速度恒定直（曲）線運(yùn)動(dòng)---v與a的方向關(guān)系加（減）速運(yùn)動(dòng)---v與a的夾角關(guān)系（思路1）2、功能關(guān)系的觀念（思路2）帶電粒子在電場(chǎng)中的加速

運(yùn)動(dòng)和力（思路1）

功

和

能（思路2）觀

念規(guī)

律問(wèn)

題牛頓運(yùn)動(dòng)定律勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律靜電力做功動(dòng)能定理屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)，涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理量①涉及位移速率等動(dòng)能定理公式中的物理量②非勻強(qiáng)電場(chǎng)的情景

【例題1】如圖所示，真空中平行金屬板A、B之間的距離為d，有一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的正離子位于A板旁，給兩金屬板加直流電壓U，把兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)。求：該粒子從A板由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)B板時(shí)的速度vB。 利用運(yùn)動(dòng)和力的觀念利用功和能的觀念

電壓U越大，粒子的速度就越大。但電壓不可能很大，所以，就難以獲得足夠大的速度。解決問(wèn)題＋解決問(wèn)題AB＋－＋－＋－CDE+FG－－－＋＋帶電粒子是如何被加速的AB＋－－CDEFG＋＋－帶電粒子是如何被加速的1.帶電粒子會(huì)在金屬圓筒里被加速嗎？2.帶電粒子是在哪里被加速的？3.加上什么樣的電壓可以使帶電粒子實(shí)現(xiàn)多級(jí)加速？多級(jí)加速器的加速原理+電勢(shì)高電勢(shì)低ɑ狀態(tài)1高低狀態(tài)2高低多級(jí)加速器的加速原理1.電子如何被加速的？2.圓筒的長(zhǎng)度有什么分布規(guī)律?為什么?【例題】如圖甲，某裝置由多個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長(zhǎng)度依照一定的規(guī)律依次增加。序號(hào)為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個(gè)極相連，序號(hào)為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個(gè)極相連。交變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時(shí)，奇數(shù)圓筒相對(duì)偶數(shù)圓筒的電勢(shì)差為正值，此時(shí)位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號(hào)為0）中央的一個(gè)電子，在圓板和圓筒1之間的電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，沿中心軸線沖進(jìn)圓筒1，為使電子運(yùn)動(dòng)到圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運(yùn)動(dòng)方向相同而不斷加速，圓筒長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質(zhì)量為m，電子電荷量為e，電壓的絕對(duì)值為u，周期為T(mén)，電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì)。則金屬圓筒的長(zhǎng)度和它的序號(hào)之間有什么定量關(guān)系？第

n個(gè)金屬圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少？方法：分析帶電粒子加速的問(wèn)題，常有兩種思路∶一種是利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式分析;另一種是利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析。選擇：當(dāng)解決的問(wèn)題屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理量時(shí)，適合運(yùn)用前一種思路分析;當(dāng)問(wèn)題只涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場(chǎng)情景時(shí)，適合運(yùn)用后一種思路分析?！揪毩?xí)1】如圖，一帶正電荷的粒子以豎直向上的速度v從P點(diǎn)進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知粒子所受重力與其所受的電場(chǎng)力大小相等。與在