《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（第二課時(shí)）》想一想熒光屏為什么帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)與示波器顯示圖像有關(guān)呢？用示波器來觀察電信號(hào)例題1：

有一個(gè)帶電粒子以水平方向的初速度進(jìn)入一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，在離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)與剛進(jìn)入時(shí)相比較，這個(gè)粒子有哪些變化呢？+v0q+qEmgv0E該粒子的軌跡是一條拋物線實(shí)驗(yàn)裝置高壓靜電發(fā)生器加速極板金屬箔包裹的泡沫小球偏轉(zhuǎn)極板例題2：如圖所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)后以速度v0沿平行于板面方向射入豎直方向的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，AB兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)。已知極板間的電壓U為200V，極板的長度l為6.0cm，兩板相距d為2cm，v0為3.0×107m/s。求電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向的偏移距離Δy、偏轉(zhuǎn)角度θ以及加速電場(chǎng)電壓U0。按照解決平拋運(yùn)動(dòng)的方法來解決問題找準(zhǔn)方法做一做-+++++++++---------

+++++++++---------

Δy=0.35cm+++++++++---------電子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能

想一想動(dòng)能、速度？+++++++++---------

加速電場(chǎng)的電壓+++++++++----------+++++++++---------加速電壓不變時(shí)偏移距離與偏轉(zhuǎn)電壓成正比關(guān)系式中沒有電子質(zhì)量與電荷量示波管實(shí)物與原理圖lL+++++++++---------屏幕上的亮斑位置反映了兩極板間信號(hào)電壓的大小。

y與U滿足正比關(guān)系得出由前可知

三角函數(shù)得出

得出

進(jìn)一步計(jì)算得出

由前可知從右向左看屏幕UX為正，表明X比X’電勢(shì)高UY為正，表明Y比Y’電勢(shì)高

時(shí)刻，UX變化，UY沒變前面已求，同樣可得：從右向左看屏幕UX為正，表明X比X’電勢(shì)高UY為正，表明Y比Y’電勢(shì)高前面已求，同樣可得：

時(shí)刻，UX變化，UY沒變從右向左看屏幕UX為正，表明X比X’電勢(shì)高UY為正，表明Y比Y’電勢(shì)高前面已求，同樣可得：

時(shí)刻，UX變化，UY沒變將曲線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。3實(shí)際應(yīng)用注意力學(xué)、電學(xué)規(guī)律的綜合，并且結(jié)合實(shí)際。2運(yùn)用規(guī)律牛頓定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，動(dòng)能定理與能量守恒定律。1研究方法帶電粒子偏轉(zhuǎn)問題應(yīng)用理解帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律示波管原理電子槍極板間電子撞擊熒光屏形成圖像電壓引起加速過程偏轉(zhuǎn)過程反映課堂小結(jié)探究一帶電粒子的加速【情境導(dǎo)引】在真空中有一對(duì)平行金屬板,由于接上電池組而帶電,兩板間電勢(shì)差為U,若一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子,以初速度v0從正極板附近向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)。試結(jié)合上述情境討論:(1)怎樣計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度?(2)若粒子帶的是負(fù)電荷(初速度為v0),將做勻減速直線運(yùn)動(dòng),如果能到達(dá)負(fù)極板,其速度如何?(3)上述問題中,兩塊金屬板是平行的,兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),如果兩金屬板是其他形狀,中間的電場(chǎng)不再均勻,上面的結(jié)果是否仍然適用?為什么?(3)結(jié)果仍然適用。因?yàn)椴还苁欠駷閯驈?qiáng)電場(chǎng),靜電力做功都可以用W=qU計(jì)算,動(dòng)能定理仍然適用?！局R(shí)歸納】1.帶電粒子的分類及受力特點(diǎn)(1)電子、質(zhì)子、α粒子、離子等基本粒子,一般都不考慮重力。(2)質(zhì)量較大的微粒:帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等,除有說明或有明確的暗示外,處理問題時(shí)一般都不能忽略重力。2.帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)問題的分析方法

【典例示范】例1如圖所示,三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)?，F(xiàn)將C板向右平移到P'點(diǎn),則由O點(diǎn)靜止釋放的電子(

)A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B.運(yùn)動(dòng)到P和P'點(diǎn)之間返回C.運(yùn)動(dòng)到P'點(diǎn)返回D.穿過P'點(diǎn)答案

A解析

設(shè)A、B間電場(chǎng)強(qiáng)度為E1,B、C間電場(chǎng)強(qiáng)度為E2,由O點(diǎn)釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,有:eE1xOM-eE2xMP=0-0

①,B、C板電荷量不變,B、C板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為:

②,由②知B、C板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不隨距離的變化而變化,當(dāng)C板向右平移到P'時(shí),B、C板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,由①知,電子仍然運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。規(guī)律方法

分析帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)的兩種思路(1)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式探究二帶電粒子的偏轉(zhuǎn)【情境導(dǎo)引】如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板間,兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),已知板長為l,板間電壓為U,板間距為d,不計(jì)粒子的重力。試結(jié)合上述情境討論:(1)怎樣求帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t?(2)粒子加速度大小是多少?方向如何?(3)怎樣求粒子射出電場(chǎng)時(shí)在靜電力方向上的偏轉(zhuǎn)距離?(4)求粒子離開電場(chǎng)時(shí)垂直電場(chǎng)方向和沿電場(chǎng)方向的速度。(5)求合速度與初速度方向的夾角θ的正切值。(6)求粒子合位移與初速度方向的夾角α的正切值?！局R(shí)歸納】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析:不計(jì)重力的帶電粒子以垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):類平拋運(yùn)動(dòng)。(3)處理方法:利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解。2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類平拋偏轉(zhuǎn)的基本規(guī)律設(shè)粒子帶電荷量為q,質(zhì)量為m,兩平行金屬板間的電壓為U,板長為l,板間距離為d(忽略重力影響),則有:3.幾個(gè)常用推論

可類比平拋呀!(1)tanα=2tanβ。(2)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),其速度反向延長線與初速度方向交于沿初速度方向分位移的中點(diǎn)。(3)以相同的初速度進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的帶電粒子,不論m、q是否相同,只要

相同,即比荷相同,則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角α相同。(4)若以相同的初動(dòng)能Ek0進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),只要q相同,不論m是否相同,則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角α相同。(5)不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后(即加速電壓相同),進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角α相同(,U1為加速電壓,U2為偏轉(zhuǎn)電壓)。

【典例示范】例2一束電子流經(jīng)U=500V的加速電壓加速后,在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示,若兩極板間距d=1.0cm,板長l=5.0cm。(1)要使電子能從平行板間飛出,兩個(gè)極板上最多能加多大電壓?(2)在保持所加最大電壓不變的情況下,將電子流改為質(zhì)子流,質(zhì)子能否從兩極板間飛出?規(guī)律方法

若幾種不同的帶電粒子經(jīng)同一電場(chǎng)加速后再進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),粒子的側(cè)向位移、偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、m無關(guān),僅取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),即變式訓(xùn)練兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電極,平行正對(duì)放置,相距為d,極板間的電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)α粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間,到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心。已知質(zhì)子電荷量為e,質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m,忽略重力和空氣阻力的影響,求:(1)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E。(2)α粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a。(3)α粒子的初速度v0。探究三帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【知識(shí)歸納】1.常見的交變電場(chǎng)電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2.常見的題目類型(1)粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)。(2)粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)。(3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)特點(diǎn)分段研究)。3.思維方法(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律),抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征,求解粒子運(yùn)動(dòng)過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。(2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā),一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析;二是功能關(guān)系。(3)注意對(duì)稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用?！镜淅痉丁坷?如圖甲所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓,一重力可忽略不