人教版高中物理必修三《带电粒子在电场中的运动》静电场中的能量PPT课件下载，共49页。
学习目标
1.会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。(物理观念)
2.知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点,并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。(科学思维)
3.了解示波管的工作原理,体会静电场知识对科学技术的影响,激发求知欲。(科学态度与责任)
4.通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题,加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识,以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。(科学思维)
一、带电粒子在电场中的加速
想一想阴极射线管是一个抽成真空的玻璃管,如图所示,它的左边有一个能发射电子的阴极,右边是阳极。把它们分别与高压电源的负极和正极连接,可以从荧光屏上看到一条亮线,这就是电子在管内的运动径迹。观察这一现象,思考以下问题:
(1)为什么要在管内设置荧光屏?
(2)通过观察到的径迹,你认为电子在管内做的是什么运动?
提示 (1)设置荧光屏是为了观察到电子的运动径迹;
(2)我们看到电子的运动径迹是一条直线,这说明电子在管内做的是直线运动。
1.运动状态分析:带电粒子(不计重力)沿电场方向射入匀强电场时,若所受静电力与速度方向同向,则粒子做匀加速直线运动;若所受静电力与速度方向反向,则粒子做匀减速直线运动。
二、带电粒子在电场中的偏转
1.运动状态分析:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,受到与初速度方向垂直的恒定静电力作用而做匀变速曲线运动。
2.处理方法:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解。沿初速度方向的分运动为匀速直线运动。沿静电力方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动。
三、示波管的原理
1.构造
示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成,如图所示。
2.原理
(1)扫描电压:XX'偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。
(2)灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场,如果在Y偏转极板上加一个信号电压,在X偏转极板上加一个扫描电压,在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。
【知识归纳】
1.带电粒子的分类及受力特点
(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子,一般都不考虑重力。
(2)质量较大的微粒:带电小球、带电油滴、带电颗粒等,除有说明或有明确的暗示外,处理问题时一般都不能忽略重力。
2.带电粒子在电场中做直线运动问题的分析方法
【知识归纳】
1.常见的交变电场
电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。
2.常见的题目类型
(1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)。
(2)粒子做往返运动(一般分段研究)。
(3)粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究)。
3.思维方法
(1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。
(2)分析时从两条思路出发,一是力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析;二是功能关系。
(3)注意对称性和周期性变化关系的应用。
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