滬科版3-1選修三25電子束在示波管中的運(yùn)動1(已修改)
2024-12-03 19:24 本頁面
【正文】 J2459學(xué)生示波器 陰極射線管結(jié)構(gòu)示意圖 儀器名稱：示波器 型 號： COS5100 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)以 10億計(jì)的電子就將從這條加速管中以接近光速沖進(jìn)儲存環(huán)中發(fā)生碰撞 北京正負(fù)電子對撞機(jī)加速器的起點(diǎn) 導(dǎo)入新課： 這節(jié)課我們來探究帶電粒子在電場中的運(yùn)動。 實(shí)驗(yàn)引入，激發(fā)興趣 （演示實(shí)驗(yàn)） 接通示波管電源，演示帶電粒子在電 場中運(yùn)動撞擊氣體而發(fā)出藍(lán)色輝光，調(diào)節(jié)加 速和偏轉(zhuǎn)電壓，軌跡發(fā)生改變，如圖所示 。 接通示波器電源，演示熒光 屏上的正弦圖像，如圖所示。 新 課 教 學(xué) 教學(xué)三維目標(biāo)： 一、 知識與技能 了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動 —— 只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動。 重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動 (類平拋運(yùn)動 )。 知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。 二、過程與方法 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì) 粒子重力。 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會物理知識的實(shí)際應(yīng)用。 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 1牛頓第二定律的表達(dá)式？ 2動能定理的表達(dá)式？ 3平拋運(yùn)動的相關(guān)知識點(diǎn)。 4電場力做功的計(jì)算公式？ 復(fù)習(xí)提問： 某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定 電場中的帶電粒子一般可分為兩類： 帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子， α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，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(zhì)量）。 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。 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中 運(yùn)動情況： 受到恒定的電場力 受力情況： 做勻變速運(yùn)動 一、帶電粒子的 平衡 二、帶電粒子的 加速 三、帶電粒子的 偏轉(zhuǎn) 四、 加速和偏轉(zhuǎn) 一體 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 五、 示波器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 一、帶電粒子的平衡： 若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即 ∑ F＝ 0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài) 或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。 例 ：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電 ? 分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)， ∑ F=0， Eq=mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所 以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以（圖一）帶電粒子 帶負(fù)電，（圖二）帶電粒子帶正電。 Eq mg Eq mg ( 圖一 ） （ 圖二 ） 二 . 帶電粒子在電場中的加速 用牛頓運(yùn)動定律分析 用動能定理分析 00 ?v ??tvUE1 （加速電壓） 如圖所示， 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(gè)質(zhì)量為 m，帶正電荷 q的粒子，在靜電力作用下由正極板向負(fù)極板運(yùn)動，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。 q U m + _ 帶電粒子的加速 d 受力分析 : 水平向右的電場力 F＝ Eq=qU/d F 運(yùn)動分析 : 初速度為零 ， 加速度為 a=qU/md的向右 勻加速直線運(yùn)動 。 解法一 運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解 mqUdmdqUadv 2222 ???mqUv 2?解法二 運(yùn)用能量知識求解 mqUvmvqU2212??粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān) 思考題 如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解 ？ 為什么 ？ 由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，第二種方法 仍 適用！ 所以 例 1 結(jié)論： 由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的 加速 問題時(shí)，一般都是利用 動能定理 進(jìn)行處理。 例 2：如圖所示，在 P板附近有一電子由靜止開始向 Q板運(yùn)動，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動情況，下列敘述正確的是： ( ) ，加速的時(shí)間越長 ，加速度就越大，則電子到
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