帶電粒子在電場(chǎng)中的應(yīng)用(已修改)
2025-05-11 06:42 本頁(yè)面
【正文】 導(dǎo)入新課 使帶電粒子加速的裝置 你們見(jiàn)過(guò)圖中的示波管嗎？ 想知道電子槍的工作原理么？ 第一章 靜電場(chǎng) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 教學(xué)目標(biāo) 1. 知識(shí)與能力 √ 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，及功能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。 √ 學(xué)會(huì)運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)面等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化。 √ 學(xué)會(huì)運(yùn)用靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。 √ 通過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，運(yùn)用以前學(xué)過(guò)的知識(shí)解題。 √ 通過(guò)學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)鞏固以前學(xué)過(guò)的知識(shí)。 √ 理解帶電粒子在電場(chǎng)中是如何運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)用現(xiàn)有的物理知識(shí)去理解未知的世界。 教學(xué)重難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 教學(xué)難點(diǎn)： 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn) 動(dòng)的加速度，帶電粒 子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。 帶電粒子在電場(chǎng) 中的偏轉(zhuǎn)。 一、帶電粒子的加速 二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 三、示波管的原理 內(nèi)容解析 一、帶電粒子的加速 帶電粒子在電場(chǎng)中要受到電場(chǎng)力的作用，產(chǎn)生加速度，速度的大小和方向都會(huì)發(fā)生變化。在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常根據(jù)這個(gè)道理，利用電場(chǎng)來(lái)改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。下面討論兩種最簡(jiǎn)單的情況： 一是利用電場(chǎng)使帶電粒子加速，一是利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn) 。 下面我們先來(lái)介紹一下如何利用電場(chǎng)使帶電粒子加速。 如左圖所示，在真空中有一對(duì)平行金屬板，兩板間加以電壓 U。兩板間有一個(gè)帶正電荷q的帶電粒子，它在電場(chǎng)力的作用下，由靜止開(kāi)始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度有多大？ U q + 帶電粒子的加速 我們知道，兩平行金屬板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。如果兩極板是其他形狀，中間的電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，上式同樣適用。（為什么？說(shuō)明理由。） 帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功 W=qU。設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的動(dòng)能 ，由動(dòng)能定理可知， 由此可求出 221 mvEk ?221 mvqU ?mqUv 2? 帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加（減）速直線運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 用功能觀點(diǎn)分析 粒子只受電場(chǎng)力作用，運(yùn)動(dòng)變化量等于電勢(shì)能的變化量。 221 mvqU ? （初速度為零時(shí)） 2022121 mvmvqU ?? （初速度不為零時(shí)） 如右圖所示，在真空中水平放置一對(duì)金屬板 X和Y，板間距離為 d。在兩板間加以電壓 U，兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為 E=U/d?，F(xiàn)有一電荷量為 q的帶電粒子以水平速度 v0射入電場(chǎng)中，帶電粒子受到豎直方向的電場(chǎng)力 F=qE，因而在電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 注意：以上公式適用于一切電場(chǎng)（包括勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)）。 二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) + + + + + +
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