【参赛课件】物理：19带电粒子在电场中的运动复习课（新人教版选修3-1）.ppt

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1、阴极射线管结构示意图阴极射线管结构示意图J2459J2459学生示波器学生示波器制作、授课制作、授课: : 金迎时金迎时2012、11、28带电粒子在电场中的运动为带电粒子在电场中的运动为类要求，示波类要求，示波管为管为类要求。即能够确切理解带电粒子在电类要求。即能够确切理解带电粒子在电场中运动的规律及与其它知识的联系，并能够场中运动的规律及与其它知识的联系，并能够在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用在高考中主要考查方向是：定性分中运用在高考中主要考查方向是：定性分析带电粒子在电场中的运动过程；综合运用析带电粒子在电场中的运动过程；综合运用电场

2、和力学知识定量处理带电粒子在电场中的电场和力学知识定量处理带电粒子在电场中的运动问题（主要是直线运动和类平抛运动）运动问题（主要是直线运动和类平抛运动）【考点透析考点透析】 带电粒子在电场中的加、减速带电粒子在电场中的加、减速带电粒子在电场中的平衡问题带电粒子在电场中的平衡问题带电粒子在带电粒子在电场中的运动电场中的运动知识结构知识结构直线运动直线运动曲线运动曲线运动带电粒子的偏转问题带电粒子的偏转问题带电粒子的匀速圆周运动带电粒子的匀速圆周运动带电粒子不规则复杂运动带电粒子不规则复杂运动关于带电粒子重力是否考虑的问题关于带电粒子重力是否考虑的问题如电子、质子、如电子、质子、粒子、离子等除有说

3、明或明确的暗粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。的暗示以外，一般都考虑重力。1、基本粒子：基本粒子：2、带电颗粒：、带电颗粒：例：例：密立根油滴实验进一步证实密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非了电子的存在，揭示了电荷的非连续性连续性.如图所示是密立根实验如图所示是密立根实验的原理示意图，设小油滴质量为的原理示意图，设小油滴质量为m，调节两板间电势差为，调节两板间电势差为U，当，当小油滴悬浮

4、不动时，测出两板间小油滴悬浮不动时，测出两板间距离为距离为d.可求可求 出小油滴的电荷出小油滴的电荷量量q是多少？是多少？一、带电粒子在电场中的平衡问题一、带电粒子在电场中的平衡问题1、平衡状态：、平衡状态：静止静止匀速直线运动匀速直线运动2、平衡条件：、平衡条件： 带电粒子在电场中所受合力为带电粒子在电场中所受合力为零，即零，即F0二、带电粒子在电场中加速二、带电粒子在电场中加速1 1、受力分析、受力分析: :水平向右水平向右的电场力的电场力F FEqEq= =qUqU/d/d2 2、运动分析、运动分析: :初 速 度 为 零 ， 加 速 度 为初 速 度 为 零 ， 加 速 度 为a=a=

5、qUqU/ /mdmd的的匀加速直线运动匀加速直线运动。解法一动力学的观点方法解法一动力学的观点方法（仅适用于匀强电场）（仅适用于匀强电场）advv2202mdqUmFa解法二功和能的观点方法解法二功和能的观点方法（也适用于非匀强电场）（也适用于非匀强电场）2022121mvmvqU基本方程：基本方程：基本方程：基本方程： 第二种方法更具优越性，计算第二种方法更具优越性，计算快捷，不局限于直线加速或匀强快捷，不局限于直线加速或匀强电场。电场。+F Fv练习练习: :一个带一个带+q+q的微粒，从的微粒，从A A点射入点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB A

6、B 运动，如图，运动，如图，ABAB与电场线夹角为与电场线夹角为，已知带电微粒的质量为，已知带电微粒的质量为m m，电量，电量为为 q q ，A A、B B相距为相距为L,L,（1 1）说明微粒在电场中运动的性）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由质，要求说明理由（2 2）电场强度的大小和方向？）电场强度的大小和方向？（3 3）若微粒恰能运动到）若微粒恰能运动到B B点，求微点，求微粒射入电场时速度粒射入电场时速度V V0 0？解析：解析：（1 1）匀减速直线运动）匀减速直线运动20210mvLF合（3）方法方法动能定理：动能定理：方法运动学公式方法运动学公式:aLv20202singa

7、sin20gLv 解出解出tanqmgqFE电方向水平向左方向水平向左mgF电F合（2 2）练习练习: :如图所示，质量为如图所示，质量为m m的带的带电小球用绝缘丝线悬于电小球用绝缘丝线悬于O O点，点，并处的水平向左的匀强电场并处的水平向左的匀强电场E E中，小球静止时丝线与竖直方中，小球静止时丝线与竖直方向的夹角为向的夹角为 ，若剪断丝线，若剪断丝线，则小球的加速度大小为则小球的加速度大小为( )( ) A A0 0 B Bg g，方向竖直向下，方向竖直向下 C Cgtggtg ，水平向右，水平向右 D Dg/g/coscos ，沿绳向下，沿绳向下 E E解析解析: :此题是带电粒子在电

8、场中的平衡和此题是带电粒子在电场中的平衡和加速问题的综合题，要运用物体的平衡加速问题的综合题，要运用物体的平衡条件及运动和力的关系分析条件及运动和力的关系分析丝线被剪丝线被剪断之前，小球受三个力作用，如图所示断之前，小球受三个力作用，如图所示. .思考与拓宽：思考与拓宽： 题中若场强大小和方向均题中若场强大小和方向均未知，仍使带电小球在图示位置静止，未知，仍使带电小球在图示位置静止，当丝线被剪断后，电场强度是否是唯一当丝线被剪断后，电场强度是否是唯一的？如果不是求电场强度的最小值？的？如果不是求电场强度的最小值？FEmgFT图中图中F F为重力为重力mgmg和电场力和电场力F FE E的合力，

9、由物的合力，由物体的平衡条件丝线的拉力体的平衡条件丝线的拉力T TF Fmg/mg/coscos, ,当丝线被子剪断时，带电小球受的合力为当丝线被子剪断时，带电小球受的合力为F F，又初速度为零，所以带电小球将沿，又初速度为零，所以带电小球将沿F F方方向做匀加速直线运动，其加速度大小为向做匀加速直线运动，其加速度大小为a aF/mF/mg/g/coscos，方向沿，方向沿F F方向，即沿线方向，即沿线向下，所以正确答案为向下，所以正确答案为D DDd q qv0yv vUL LY Y vyY v vx x+ + + +- - - - - -三、三、 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏

10、转运动规律回顾运动规律回顾(不计粒子的重力不计粒子的重力)1 1、受力分析：、受力分析：受到竖直向下的电场力受到竖直向下的电场力F FEqEq= =qUqU/d/d2 2、运动分析、运动分析: :电荷作电荷作类平抛类平抛运动。运动。 F F沿初速度方向沿初速度方向:匀速直线运动匀速直线运动运动分速度运动分速度运动时间运动时间0vvx0vLt 沿电场力方向沿电场力方向:初速度为零匀初速度为零匀加速直线运动加速直线运动加速度加速度mdqUmqEa偏移量偏移量202)(221vLmdqUaty偏转角偏转角200tanmdvqULvatvvxy练习练习: :如图如图1 1所示所示, ,平行金属板平行金

11、属板A A、B B，水平放置，长为水平放置，长为L L、相距为相距为d d，A A板板接地，接地，A A、B B两板间加上按图两板间加上按图2 2所示所示规律变化的电压。规律变化的电压。t=0t=0时刻有一电时刻有一电子以速成子以速成v v0 0从点从点P P处平行于金属板处平行于金属板进入电场，点进入电场，点P P到到A A板的距离为板的距离为d/2d/2。若电子仍能沿平行板的方向从两板若电子仍能沿平行板的方向从两板间飞出，则交变电压的最大值间飞出，则交变电压的最大值U U0 0及及交变电压的周期交变电压的周期T T应满足什么条件？应满足什么条件？解析解析: :电子在两板间受电场力作用电子在

12、两板间受电场力作用, ,在水平方向上做匀速直线运动在水平方向上做匀速直线运动, ,在在竖直方向上做匀变速运动竖直方向上做匀变速运动. . 在在0 0T/2T/2时间内做匀加速运动时间内做匀加速运动, ,在在T/2T/2 T T时间内做匀减速运动时间内做匀减速运动. .在在时间为时间为T T时时, ,电子在竖直方向的速度电子在竖直方向的速度v vy y=0,=0,在在0 0 T T时间内电子竖直方向时间内电子竖直方向上偏移的距离上偏移的距离21)2(212TaydmeUa0又解得解得mdTeUy4201 要使电子沿水平方向飞出极板要使电子沿水平方向飞出极板, ,电子在电场中运动的时间应满足电子在

13、电场中运动的时间应满足t=t=nTnT=L/=L/v v0 0, ,即即T=L/nT=L/nv v0 0(n=1(n=1，2 2，3 3，).).电子在竖直方向运动距离应电子在竖直方向运动距离应满足满足nyny1 1d/2,d/2,即即 (n=1,2,3,) (n=1,2,3,) 220202eLnvmdU Q四、带电粒子在电场中的匀速圆周运动四、带电粒子在电场中的匀速圆周运动1、匀速圆周运动条件：匀速圆周运动条件： 合外力提供物体做圆周运合外力提供物体做圆周运动的向心力动的向心力rvmrQqkFn202库仑力（电场力）提供向心力库仑力（电场力）提供向心力知识回顾知识回顾2 2、向心力公式：、

14、向心力公式：rvmFn20v练习：练习： （2008天津）带负电的粒天津）带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：在电场分别完成以下两种运动：在电场线上运动；在等势面上做匀速圆线上运动；在等势面上做匀速圆周运动，该电场可能是（）周运动，该电场可能是（） A一个带正电的点电荷形成一个带正电的点电荷形成 B一个带负电的点电荷形成一个带负电的点电荷形成 C两个分立的带等量负电的点两个分立的带等量负电的点电荷形成电荷形成 D一个带负电的点电荷与带正一个带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成电的无限大平板形成A分析与求解：分析与求解：题中要求带负题中要

15、求带负电的粒子在电场中仅受电场电的粒子在电场中仅受电场力的作用，可沿电场线运动，力的作用，可沿电场线运动，还可匀速圆周运动，这样的还可匀速圆周运动，这样的电场，只能是正点电荷的电电场，只能是正点电荷的电场。当粒子被由静止或具有场。当粒子被由静止或具有沿电场线方向的初速度释放，沿电场线方向的初速度释放，粒子将沿电场线运动；当粒粒子将沿电场线运动；当粒子具有垂直于电场线一定大子具有垂直于电场线一定大小的速度时，粒子将作匀速小的速度时，粒子将作匀速圆周运动。故本题选圆周运动。故本题选A A。受受力力分分析析判断运动性质判断运动性质（画出轨迹）（画出轨迹）选择解选择解题方法题方法直线运动直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动类平抛运动类平抛运动复杂曲线运动复杂曲线运动常用能量观点常用能量观点主要从运动和主要从运动和力的关系分析力的关系分析或动能定理或动能定理课课堂堂小小结结1394386975613943869756课件作者：课件作者：金迎时金迎时工作单位：工作单位：吉林省乾安县第四中学吉林省乾安县第四中学