2019_2020学年高中物理第一章电场第六节示波器的奥秘学案粤教版

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1、第六节　示波器的奥秘[学科素养与目标要求]　物理观念：1.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的运动情况.2.知道示波管的主要构造和工作原理．科学思维：能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型．一、带电粒子的加速1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到重力的作用一般远小于静电力，故可以忽略．2．带电粒子的加速：(1)带电粒子在电场中做加速直线运动的条件：只受电场力作用时，初速度为零或电场力方向与初速度方向相同．(2)质量为m，电荷量为q的粒子从静止开始，仅在电场力作用下，经电压为U的电场加速后，根据动能定理qU＝mv2，

2、得粒子到达另一极板的速度v＝.二、带电粒子的偏转如图1所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U.图1(1)运动性质：①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动．②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动．(2)运动规律：①偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝.②偏转角度：因为vy＝at＝，所以tanθ＝＝.三、示波器探秘1．结构如图2所示为示波管的结构图．图21．灯丝　2.阴极　3.控制极　4.第一阳极　5.第二阳极　6．第三阳极　7.竖直偏转系统　8.水平偏转系统　9．荧光屏

3、示波器的核心部件是示波管，示波管外部是一个抽成真空的玻璃管，内部主要有：(1)电子枪：由发射电子的灯丝及加速电极(阴极、阳极)组成；(2)偏转系统：水平偏转系统，竖直偏转系统；(3)荧光屏．2．原理：(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形扫描电压；(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在YY′偏转极板上加一个随时间正弦变化的信号电压，在XX′偏转极板上加上适当的偏转电压，在荧光屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象．1．判断下列说法的正误．(1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的

4、重力可忽略不计．(√)(2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题．(×)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．(√)(4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏不同位置．(√)2.如图3所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为＋q的粒子，以速度v0通过等势面M的一点射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度为________．图3答案　解析　由动能定理得：qU＝mv2－mv02，解得v＝.一、带电粒子的加速如图所

5、示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U.一质量为m、带电荷量为q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动．(1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是质子质量的4倍，即m＝4×1.67×10－27kg，电荷量是质子的2倍)．(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度大小．(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解)答案　(1)α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力，故可以忽略重力．(2)α粒子的加速度为a＝.在电场中做初速度为0的匀加速直线运动．(3)方法1　利用动能

6、定理求解．由动能定理可知qU＝mv2v＝.方法2　利用牛顿运动定律结合运动学公式求解．设粒子到达负极板时所用时间为t，则d＝at2v＝ata＝联立解得v＝.1．带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力．(2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力．2．分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法(1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动．(2)利用动能定理：qU＝mv2－mv02.若初速度为零，则qU＝mv2，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用

7、．例1　如图4所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？图4答案　∶1解析　质子和α粒子都带正电，从A点释放都将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知，对质子：mHvH2＝qHU，对α粒子：mαvα2＝qαU.所以＝＝＝.针对训练1　　(2017·盐城市第三中学期中)如图5所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的时间和速率，下列说法正确