《1.9 帶電粒子在電場中的運動》課件(新課標人教版3-1)

帶電粒子在電場中的運動Evv3、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電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：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在小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質量）。2、帶電微粒：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。一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉四、示波管的原理帶電粒子在電場中的運動

帶電粒子在電場中的運動

一、帶電粒子的平衡：

若帶電粒子在電場中所受合力為零，即∑F＝0時，粒子將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。

例：帶電粒子在電場中處于靜止狀態，該粒子帶正電還是負電?

分析：帶電粒子處于靜止狀態，∑F=0，Eq=mg，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以（圖一）帶電粒子帶負電，（圖二）帶電粒子帶正電。

EqmgEqmg(圖一）（圖二）二、帶電粒子的加速：（不計重力）帶電粒子在電場中的運動

如圖三所示，在真空中有一對平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢差為U。若一個質量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度。1、運動狀態分析：

帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與運動方向在同一直線上，做加（減）速直線運動。2、用功能觀點分析：

粒子只受電場力作用，動能變化量等于電場力做的功，即：（1）若初速度為零，則：（2）若初速度不為零，則：Fq(圖三）UdE(圖三）Ud帶電粒子在電場中的運動

結論：此方法即適用于勻強電場，也適用于非勻強電場。

對勻強電場，也可直接應用運動學和動力學公式求解，請同學們下去自己練習。解答詳見課本。三、帶電粒子的偏轉：（不計重力）帶電粒子在電場中的運動

ld+-----------+++++++++Uv0q、mld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉角側移距離三、帶電粒子的偏轉：（不計重力）帶電粒子在電場中的運動

帶電粒子在電場中的運動

三、帶電粒子的偏轉：（不計重力）1、運動狀態分析：

帶電粒子以速度V0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產生的勻強電場時，若只受電場力作用，做勻變速曲線運動。2、偏轉問題的分析處理方法：（類似平拋運動分析方法）（1）沿初速度方向是速度為V0的勻速直線運動；（2）沿電場力方向是初速度為零的勻加速直線運動。類平拋運動與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場的屬性U、l、d有關帶電粒子在電場中的運動

三、帶電粒子的偏轉：（側移距離）與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場的屬性U、l、d有關類平拋運動帶電粒子在電場中的運動

三、帶電粒子的偏轉：（偏轉角）帶電粒子在電場中的運動

三、帶電粒子的偏轉：（不計重力）解答詳見課本。

質子(質量為m、電量為e)和二價氦離子(質量為4m、電量為2e)以相同的初動能垂直射入同一偏轉電場中，離開電場后，它們的偏轉角正切之比為

，側移距離之比為

。練習：四、示波管的原理：帶電粒子在電場中的運動

1、示波器：用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器，其核心部分是示波管。2、示波管的構造：由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成（如圖）3、原理：利用了電子的慣性小，熒光物質的熒光特性和人的視覺暫留等，靈敏，直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。2、原理（１）ＹＹ′的作用：被電子槍加速后在ＹＹ′的電場中做勻變速曲線運動，出電場后做勻速直線運動打到熒光屏上，出現亮斑，可推得在豎直方向偏移：如果在XX’

之間不加電壓,而在YY’之間所加的電壓按圖所示的規律隨時間變化，在熒光屏會看到什么圖形？YY’X’y′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X示波器圖象UXt掃描電壓（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在ＸＸ′上的電壓而變化，若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－－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YY’X’X如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2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XYY’X’UXt示波器圖象帶電粒子在電場中的運動

五、課堂小結：一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉四、示波管的原理2、偏轉問題的分析處理方法：1、運動狀態分析：2、用功能觀點分析：1、運動狀態分析：3、側移距離和偏轉角：小結帶電粒子在電場中的運動

六、課堂練習：1、下列粒子由靜止經加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質子B、電子

C、氘核D、氦核與電量成正比與比荷平方根成正比帶電粒子在電場中的運動

六、課堂練習：

2、質量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中