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物理組人教版物理必修三第十章《靜電場中的能量》第五節 帶電粒子在電場中的運動物理組帶電粒子在電場中的加速物理組問題提出ABUdE+Fv如圖，一個質量為m、帶正電荷q的粒子，只在靜電力的作用下由靜止開始從正極板A向負極板B運動。試計算粒子到達負極板時的速度？方法一：動力學觀點：主要用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規律物理組方法二：能量觀點：——利用動能定理總結：粒子加速后的速度只與加速電壓有關。ABUdE+Fv物理組思考：若兩極板間不是勻強電場，該用何種方法求解？若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:能量觀點——動能定理物理組物理組問題：如圖多級平行板連接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF物理組多級直線加速器物理組物理組方法與選擇方法：分析帶電粒子加速的問題，常有兩種思路∶一種是利用牛頓第二定律結合勻變速直線運動公式分析;另一種是利用靜電力做功結合動能定理分析。選擇：當解決的問題屬于勻強電場且涉及運動時間等描述運動過程的物理量時，適合運用前一種思路分析;當問題只涉及位移、速率等動能定理公式中的物理量或非勻強電場情景時，適合運用后一種思路分析。物理組電荷能不能在電場中走出一條我們想要的曲線呢？物理組帶電粒子在電場中的偏轉物理組問題提出如圖，一帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向以初速度v0射入電場，若不計粒子的重力，帶電粒子將做什么運動？1.受力分析：僅受豎直向下的電場力做類平拋運動2.運動分析：v0q、mLd- - - - - - -- --+ + + + + + + + +U++垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：初速度為零的勻加速直線運動物理組ld+- - - - - - - - - - -+ + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉角（偏向角）偏移距離（側移距離或側移量）如圖，粒子以初速度v0射入電場，求射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和速度偏轉的角度θ。物理組ld- - - - - - - -+ + + + + + + + +Uv0q、m++vyθvv0y垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：勻加速直線運動2.加速度:1.飛行時間:3.豎直分位移（偏移距離）:4.速度偏向角:3.豎直分速度：物理組++++++------lv0dU-q mθvv0v⊥θyx類平拋運動偏轉角偏移量F3.豎直分位移（側移距離）:4.速度偏轉角:若粒子帶負電想一想物理組規律總結1.初速度相同的帶電粒子，無論m、q是否相同，只要q/m相同，則偏轉距離y和偏轉角度θ都相同。(即軌跡重合)當偏轉電場的U、L、d一定：2.初動能相同的帶電粒子，只要q相同，無論m是否相同，則偏轉距離y和偏轉角度θ都相同。(即軌跡重合)物理組兩種放置方式YY’XX’-+--+-偏轉電極的不同放置方式若金屬平行板水平放置，電子將在豎直方向發生偏轉。若金屬平行板豎直放置，電子將在水平方向發生偏轉。物理組帶電粒子經同一加速場后又進入同一偏轉場，請寫出豎直分位移（側移距離）和速度偏轉角的關系式？并仔細分析。物理組【拓展1】帶電粒子經同一加速場到同一偏轉場ABU1E+F- - - - - - - -+ + + + + + + + +U2+vyθyvv0結論：不同帶電粒子由靜止經同一電場加速，再垂直進入同一偏轉電場，它們飛出的側移量y和偏轉角θ都是相同的，也就是說運動軌跡是完全重合的，與m、q無關，但與電性有關。物理組讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉電場里偏轉，它們是否會分為三股？請說明理由。物理組【拓展2】試證明：帶電粒子垂直進入偏轉電場，離開電場時就好象是從初速度所在直線的中點沿直線離開電場的。【推論】帶電粒子離開偏轉電場時,其瞬時速度的反向延長線過水平位移的中點。且速度偏角正切值是位移偏角正切值的2倍.物理組關鍵突破——粒子重力問題3.某些帶電體是否考慮重力，要根據題目暗示或運動狀態來判定。1.帶電的基本粒子（微觀）：如電子、質子、α粒子、正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但不能忽略質量）。2.帶電微粒（宏觀）：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。物理組模型延伸物理組物理組示波管的原理加速電壓
電子槍
偏轉電極
亮斑
亮斑
熒光屏
電子槍
產生高速飛行的電子束
加速電壓
兩端加待顯示的電壓信號，
使電子沿方向偏移。
鋸齒形掃描電壓，
使電子沿方向偏移。
示波管的構造
示波管
思考與討論1：如果在電極 XXˊ 之間不加電壓，而在 YYˊ 之間也不加電壓，電子將打在熒光屏的什么位置？
-
+
Xˊ
Xˊ
X
X
Y
Yˊ
Yˊ
Y
電子槍
偏轉電極
熒光屏
思考與討論
思考與討論2：如果在電極 XXˊ 之間不加電壓，而在 YYˊ 之間加不變電壓，使Y 的電勢比 Yˊ 高，電子將打在熒光屏的什么位置？
-
+
Xˊ
Xˊ
X
X
Y
Yˊ
Yˊ
Y
電子槍
偏轉電極
熒光屏
思考與討論
思考與討論3：如果在電極 XXˊ 之間不加電壓，而在 YYˊ 之間加不變電壓，使 Y ˊ 的電勢比Y 高，電子將打在熒光屏的什么位置？
-
+
Xˊ
Xˊ
X
X
Y
Yˊ
Yˊ
Y
電子槍
偏轉電極
熒光屏
思考與討論
思考與討論4：如果在 XXˊ 之間不加電壓，而在 YYˊ 之間加按圖示的規律變化的電壓，在熒光屏會看到的什么樣的圖形？
Xˊ
X
Y
Yˊ
UY
t
O
Yˊ 隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。
思考與討論
-
+
Xˊ
Xˊ
X
X
Y
Yˊ
Yˊ
Y
電子槍
偏轉電極
熒光屏
思考與討論5：如果在電極 YYˊ 之間不加電壓，而在 XXˊ 之間加不變電壓，使 X 的電勢比 Xˊ 高，電子將打在熒光屏的什么位置？
思考與討論
-
+
Xˊ
Xˊ
X
X
Y
Yˊ
Yˊ
Y
電子槍
偏轉電極
熒光屏
思考與討論6：如果在電極 YYˊ 之間不加電壓，而在 XXˊ 之間加不變電壓，使 X ˊ 的電勢比 X 高，電子將打在熒光屏的什么位置？
思考與討論
UX
t
掃描電壓
總結：若 XXˊ 所加的電壓為特定的周期性變化電壓，則亮斑在水平方向來回運動一一掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線。
示波器圖象
O
Xˊ
X
Y
Yˊ
思考與討論
思考與討論7：如果在 YYˊ 之間加如圖所示的交變電壓，同時在 XXˊ 之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？
A
B
C
D
F
A
B
C
t1
D
E
F
t2
Xˊ
X
Y
Yˊ
t
O
UY
UX
O
t
A
B
C
D
E
E
F
t2
t1
t2
t1
思考與討論
如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內隨時間變化的穩定圖象。
示波器圖象
t
O
UY
UX
O
t
Xˊ
X
Y
Yˊ
示波管的原理
物理組A
加速
B
偏轉
C
示波
管
A
B
U
d
E
+
F
v0
課堂總結

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