带电粒子在电场中的应用

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1、导入新课使带电粒子加速的装置你们见过图中的示波管吗？想知道电子枪的工作原理么？第一章静电场1.9带电粒子在电场中的运动教学目标1.知识与能力√带电粒子在电场中的运动状态，及功能的转化关系。√学会运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。√学会运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。2.过程与方法√通过带电粒子在电场中的偏转，运用以前学过的知识解题。√通过学习本节知识巩固以前学过的知识。3.情感态度与价值观√理解带电粒子在电场中是如何运动的，运用现有的物理

2、知识去理解未知的世界。教学重难点教学重点：教学难点：带电粒子在电场中运动的加速度，带电粒子在电场中的偏转。带电粒子在电场中的偏转。一、带电粒子的加速二、带电粒子的偏转三、示波管的原理内容解析一、带电粒子的加速带电粒子在电场中要受到电场力的作用，产生加速度，速度的大小和方向都会发生变化。在现代科学实验和技术设备中，常常根据这个道理，利用电场来改变或控制带电粒子的运动。下面讨论两种最简单的情况：一是利用电场使带电粒子加速，一是利用电场使带电粒子偏转。下面我们先来介绍一下如何利用电场使带电粒子加速。如左图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加

3、以电压U。两板间有一个带正电荷q的带电粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？Uq+-带电粒子的加速我们知道，两平行金属板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不是匀强电场，上式同样适用。（为什么？说明理由。）带电粒子在运动过程中，电场力所做的功W=qU。设带电粒子到达负极板时的动能，由动能定理可知，由此可求出带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到电场力与运动方向在同一直线上，做加（减）速直线运动。1、运动状态分析2、用功能观点分析粒子只受电场力作用，运动变化量等于电势能的

4、变化量。（初速度为零时）（初速度不为零时）如右图所示，在真空中水平放置一对金属板X和Y，板间距离为d。在两板间加以电压U，两板间的匀强电场的场强为E=U/d。现有一电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中，带电粒子受到竖直方向的电场力F=qE，因而在电场中发生偏转。注意：以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。二、带电粒子的偏转++++++-------dl带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成九十度角的电场力作用而做匀变速曲线运动（轨迹为抛物线）。1、运动状态分析2、

5、偏转运动的分析处理方法——用类似平抛运动分析方法（1）沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动；（2）沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。3、基本公式（1）加速度：（2）运动时间：（3）离开电场的偏转量：（4）偏转量：下面我们来研究一下带电粒子在电场中运动时它的重力是否可忽略不计。（1）基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等粒子有说明或有明确暗示以外一般都可忽略不计。（2）带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等。除有有说明或有明确暗示以外一般不能忽略。三、示波管的原理有一种电子仪器叫做示波管，可以用来观察电信号随时间变化的情况，在学生实验中要练习使

6、用它。示波管的核心部件是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。下面我们看一下示波管的原理图。如果在偏转电极和偏转电极上都没有加电压电子束从金属板小孔射出后将沿直线传播，打在荧光屏上，在那里产生一个亮斑。工作原理电子枪只是用来发射和加速电子，在、都没加电压时，在荧光屏中心处产生一个亮斑。如果只在加正选变化电压时，荧光屏上亮点的运动是竖直方向的简谐运动，在荧光屏上看到一条竖直方向的亮线。如果只在加上跟时间成正比的锯齿形电压（称扫描电压）时，荧光屏上的亮点的运动是不断重复从做到右的匀速直线运动，在荧光屏上看到一条水平方向的亮线

7、。如果同时在加扫描电压、加同周期的正选变化电压，荧光屏亮点同时参与水平方向匀速直线运动、竖直方向简谐运动，在荧光屏上看到的曲线为一个完整的正选波形。课堂小结带电粒子在电场中的速度公式：利用电场来改变或控制带电粒子的运动。下面讨论两种最简单的情况：一是利用电场使带电粒子加速，一是利用电场使带电粒子偏转。一、带电粒子的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到电场力与运动方向在同一直线上，做加（减）速直线运动。（初速度为零时）（初速度不为零时）注意：以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。带电粒子以速度v0垂直于电场线方向

8、飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成九十度角的电场力作用而做匀变速曲线运动（轨迹为抛物线）。二、带电粒子的偏转（1）加速度：（2）运动时间：（3）离开电场的偏转量：（4）