课件-带电粒子在电场中的运动9.25号.pptVIP

第一章 静电场 电场中带电粒子一般可以分为两类 ※小结※ 1、带电粒子在电场中的两种主要运动： ⑴速度与力同向时---做加速直线运动 ⑵速度与力垂直时---类平抛运动 2、解决这类问题两条主要线索 ⑴力和运动的关系：根据牛顿第二定律找出加速度，结合运动学确定粒子的位移、速度等 ⑵功和能的关系: 根据电场力对带电粒子所作的功引起粒子的能量的变化，利用动能定理研究带电粒子的速度变化、经历的位移等，这条线索同样适用于非匀强电场 ※作业※ 1、课后问题与练习1、3、5题 2、预习示波管原理，阅读科学足迹 * * 授课人 苏立敏 E v + v - 1、基本粒子：如电子，质子，α粒子等,因为它们的重力一般远小于静电力，所以除非有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力。 2、带电微粒：如带电的液滴、油滴、小球等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 1、基本粒子：如电子，质子，α粒子等,因为它们的重力一般远小于静电力，所以除非有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力。 欧洲大型强子对撞机LHC 方案1、若粒子的初速度方向和电场力方向一致，那粒子做的是加速运动 方案2、粒子初速度为零，仅受电场力也会达到加速的目的 请你设计：如何才能让带电粒子 在电场中只被加速而不改变运动方向呢？. + + + + + + - - - - - - V0=0 F 一、带电粒子在电场中的加速 据运动学公式：v2 =2ad 牛顿第二定律： 解法一： 解得： 解法二：据动能定理：qU = mv2/2 解得： 探究：若例1中的金属板变成图示形状，上面 的两种求解方法是否都正确？求得的 结果是否仍然适用？ 结论：因为电场力做功w=qU与是否匀强电场无关，所以在处理带 电粒子在电场中的加速问题时，一般选用动能定理求解。 初速度为零的匀加速直线运动 例1：如图，真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电,两板间电势差为U，板间距离为d，在正极板处由静止释放一个质量为m、带正电荷量为q的粒子，不计重力，计算到达负极板的速度V . V0=0 - + + + + + - - - - - + + + + + + - - - - - - V0=0 ----动能定理适用 l d F电 x y y θ v v0 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 解：⑴运动性质：匀变速曲线运动 ---类平抛运动 平行于极板方向： 垂直于极板方向： 以V0做匀速直线运动 初速度为零的匀加速直线运动。 例2：如图，两个相同极板水平放置，设长度l，间距d，极板间电压U,一带正电量为q、质量为m的粒子以某一初速度V0垂直射入匀强电场中， ⑴分析粒子的运动. ⑵求粒子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y 和偏转的角度θ的正切值 侧移量 偏转角 平抛运动的研究方法是？ ⑵求粒子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ的正切值 v0 解：⑵粒子做类平抛运动 垂直于极板方向： 由牛顿第二定律： 三式联立解得：y vy 粒子在垂直于极板方向的速度 粒子在平行于极板方向以v0做匀速 联立解得： 分析知：粒子离开电场时的侧移量y及偏转角的正切值tanθ与粒子比荷成 正比，与粒子初速度的平方成反比，与电场的属性U、l、d有关 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 平行于极板方向： U1 v0 分析：对加速过程由动能定理 对偏转过程： 结论：经同一加速电场U1加速，又垂直射入同一偏转电场U2时，粒子的运动轨迹与U1、U2有关，与带电粒子的m、q无关。 探究：若粒子先经匀强电场U1加速，又垂直射入偏转电 场U2(长度为l、板间距为d)，则射出电场时的侧 移量y及偏转角θ又与哪些物理量有关呢？ U1 y θ v0 v v0 vy 联立解得侧移量：y 联立解得偏转角：tanθ