物理 第一章 静电场 1.9 带电粒子在电场中的运动 新人教版选修3-1 .ppt

1.9 1.9 带电粒子在电带电粒子在电带电粒子在电带电粒子在电场中的运动场中的运动场中的运动场中的运动关于重力是否考虑的问题关于重力是否考虑的问题1 1、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况2 2、题目未明确的情况下、题目未明确的情况下:a)a)基本粒子基本粒子(如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等)重力一般忽略重力一般忽略.b)b)带电颗粒带电颗粒(如液滴、尘埃、小球等如液滴、尘埃、小球等)重力一般不能忽略重力一般不能忽略.1带电粒子在电场中的运动情况带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）（平衡、加速和减速）若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?+-Eqmg分析：带电粒子处于静止状态，F0，Eq=mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。1带电粒子在电场中的运动情况带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）（平衡、加速和减速）若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。若F0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)打入正电荷(如图),将做匀加速直线运动。设电荷所带的电量为q,板间场强为E,电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则：电场力所做的功为W=EqL=Uq粒子到达另一极板的动能为Ek=mv2/2由动能定理有Uq=mv2/2注意：以上公式适用注意：以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。(或 EqL=mv2/2对恒力)若初速为v0，则上列各式又 应怎么样？+l l l l l lvo 如右图所示，在真空如右图所示，在真空中水平放置一对金属板中水平放置一对金属板X和和Y，板间距离为，板间距离为d。在两板。在两板间加以电压间加以电压U，两板间的匀，两板间的匀强电场的场强为强电场的场强为E=U/d。现有一电荷量为现有一电荷量为q的带电粒的带电粒子以水平速度子以水平速度v0射入电场中，射入电场中，带电粒子受到竖直方向的电带电粒子受到竖直方向的电场力场力F=qE，因而在电场中，因而在电场中发生偏转。发生偏转。二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转+-dl 带电粒子以速度带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入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）。变速曲线运动（轨迹为抛物线）。1、运动状态分析、运动状态分析2、偏转运动的分析处理方法、偏转运动的分析处理方法 用类似平抛运动分析方法用类似平抛运动分析方法 （1）沿初速度方向为速度为）沿初速度方向为速度为v0的匀速直的匀速直线运动；线运动；（2）沿电场力方向为初速度为零的匀加）沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。速运动。3、基本公式、基本公式（1）加速度：）加速度：（2）运动时间：）运动时间：（3）离开电场的偏转量：）离开电场的偏转量：（4）偏转量：）偏转量：下面我们来研究一下带电粒子在电场中运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。动时它的重力是否可忽略不计。详细分析讲解例题2。vovv d+-lv0d-qvv0vyl/2解：粒子解：粒子vo在电场中做类平抛运动在电场中做类平抛运动沿电场方向匀速运动所以有：沿电场方向匀速运动所以有：L=vot 电子射出电场时，电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：在垂直于电场方向偏移的距离为：y=at2/2 粒子在垂直于电场方向的加速度：粒子在垂直于电场方向的加速度：a=F/m=eE/m=eU/md 由由得：得：代入数据得：代入数据得：y=0.36m即电子射出时沿垂直于板面方向偏离即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为vo，而垂直于，而垂直于电场方向的速度：电场方向的速度：故电子离开电场时的偏转故电子离开电场时的偏转角为：角为：代入数据得：代入数据得：=6.8【讨论讨论】你们见过你们见过图中的示图中的示波管吗？波管吗？3示波管的原理示波管的原理（1）示波器：用来观察电信号随时间变化）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管的电子仪器。其核心部分是示波管（2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。和荧光屏组成（如图）。（3）原理：利用了带电粒子在电场中偏转）原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。变化的图线。小结：小结：1 1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索（1）力和运动的关系）力和运动的关系牛顿第二定律牛顿第二定律（2）功和能的关系）功和能的关系动能定理动能定理2 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧（1）类比与等效）类比与等效电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比（2）整体法）整体法(全过程法全过程法)电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关它们分别引起电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算往往能迅速找到解题入口或简化计算