新课标 人教高一物理带电粒子在电场中的运动.ppt
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1、 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动2021/8/8 星期日1带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？对于象质子、电子、离子等带电对于象质子、电子、离子等带电微粒微粒在电场在电场中运中运 动时，我们怎样处理它们的受力？动时，我们怎样处理它们的受力？带电带电粒子粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有在电场中运动时，电场力对粒子的运动有 什么效果？什么效果？带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力带电带电粒子粒子在电场中运动时，所受在电场中运动时，所受电场力电场力对粒子对粒子产生产生加速度加速度，改变粒子的速度。电场力
2、（合外，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做力）对粒子做功功，改变粒子的，改变粒子的动能动能。质子、电子、离子等带电质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。带电带电粒子粒子在均强电场中运动时，运动有什么特在均强电场中运动时，运动有什么特点点?带电带电粒子粒子在均强电场中运动时，所受电场力是在均强电场中运动时，所受电场力是恒力恒力,产生恒定的加速度，所以带电粒子在均产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和
3、抛体运动相似和抛体运动相似.研究运动前的”热身”2021/8/8 星期日2研究带电粒子运动的主要工具：研究带电粒子运动的主要工具：电场力电场力 加速度加速度 电场力的功电场力的功 动能定理动能定理 F=qEa=F/mW=qU2021/8/8 星期日3粒子的运动象重力场中的什么运动？粒子的运动象重力场中的什么运动？E+q不不计计粒粒子子重重力力F=qEV0=0自由落体，你答对了自由落体，你答对了2021/8/8 星期日4粒子的运动象重力场中的什么运动？粒子的运动象重力场中的什么运动？V0 F=qE不不计计粒粒子子重重力力-q上抛运动，你答对了上抛运动，你答对了E2021/8/8 星期日5粒子的运
4、动象重力场中的什么运动？粒子的运动象重力场中的什么运动？EF=qE+qV0不不计计粒粒子子重重力力平抛运动，你答对了平抛运动，你答对了2021/8/8 星期日6方法方法1：从动力学和运动学角度分析粒子被加速从动力学和运动学角度分析粒子被加速动力学：动力学：F=qEa=F/m运动学：运动学：U+-m m qd下下 面面 我我 们们 来来 研研 究究电电 场场 对对 带带 电电 粒粒 子子 的的加加 速速 问问 题题2021/8/8 星期日7方法：方法：从做功和能量的角度分析粒子被加速从做功和能量的角度分析粒子被加速)粒子只受到电场力做功粒子只受到电场力做功0还有问题还有问题：如果不是匀强电场，上
5、面公式是否适用？：如果不是匀强电场，上面公式是否适用？U+-dq 0由于电场力做功与场强是否匀强无关，由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，与运动路径也无关，上面公式仍上面公式仍适用！适用！显然，用功能关系解题简便！显然，用功能关系解题简便！2021/8/8 星期日8 电荷量为电荷量为e e的电子从金属丝移动到金属板。两处的的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为电势差为U U，电势能变化（减少）为，电势能变化（减少）为e Ue U.电势能的变化电势能的变化全部转化为电子的动能全部转化为电子的动能。解：解：所以所以2021/8/8 星期日9 结论：结论：由于电场力做功与场强是否
6、由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行题时，一般都是利用动能定理进行处理。处理。2021/8/8 星期日10、不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场、不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场处理方法：处理方法：）粒子在与电场垂直的方向上做）粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动）粒子在与电场平行的方向上做）粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动类似平抛运动的分析方法类似平抛运动的分析方法 l+-q qv vv
7、v0 0v vy yyd dvxv0X=v0t tt=vy=ataty y=v v0 0F F=tan s ss s下面我们来研究下面我们来研究电场对带电粒子的电场对带电粒子的偏转问题偏转问题离开电场时偏移量:离开电场时偏转角:在电场中飞行时间:2021/8/8 星期日11t=vy=at=aty=tan 解：解：代入数据得代入数据得y=0.36代入数据得代入数据得=6.802021/8/8 星期日12结论：结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电
8、场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动下面看看加速和偏转一体的问题下面看看加速和偏转一体的问题2021/8/8 星期日13例例 离子发生器发射出一束质量为离子发生器发射出一束质量为m m，电荷量为，电荷量为q q的负离子，从静止的负离子，从静止 经加速电压经加速电压U U 1 1 加速后，获得速度加速后，获得速度 ，并沿垂直于电场线方向，并沿垂直于电场线方向 射入两平行板中央，受偏转电压射入两平行板中央，受偏转电压U U2 2作用后，以速度作用后，以速度离开电离开电 场，已知平行板长为场，已知平行板长为，两板间距
9、离为，两板间距离为d d，1 1）离子在偏转电场中运动）离子在偏转电场中运动 的时间、加速度、速度的时间、加速度、速度 的大小；的大小；2 2）离子在离开偏转电场时）离子在离开偏转电场时 的横向偏移量和偏转角的横向偏移量和偏转角 的正切值。的正切值。l+-u u1 1dv v0 0求：求：2021/8/8 星期日14解：解：l+-q qv v0 0F Fu u1 1v vy yv v0 0由动能定理得到由动能定理得到即即=v v0 01 1）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度的大小）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度的大小t=加速度加速度a=速度速度的大小的大小v vy y=at
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