物理：1.6-示波器的奥秘-课件(粤教版选修3-1).ppt

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1、物理：1.6-示波器的奥秘-课件(粤教版选修3-1)课标定位课标定位学学习习目目标标：1.掌掌握握带带电电粒粒子子在在电电场场中中加加速速和和偏偏转转所遵循的所遵循的规规律律2知道示波管的主要构造和工作原理知道示波管的主要构造和工作原理重重点点难难点点：应应用用动动力力学学的的观观点点和和功功能能关关系系来来分分析析带电带电粒子在粒子在电场电场中加速和偏中加速和偏转问题转问题一、一、带电带电粒子的加速粒子的加速如如图图161，质质量量为为m，带带正正电电q的的粒粒子子，在在电电场场力力作作用用下下由由静静止止开开始始从从正正极极板板向向负负极极板板运运动动的的过过程中程中图图161qU动动能定

2、理能定理思考感悟思考感悟1上上述述两两平平行行金金属属板板间间为为匀匀强强电电场场，带带电电粒粒子在板子在板间间运运动时动时的加速度的加速度为为多少？多少？匀加速匀加速匀速匀速lv0t思考感悟思考感悟2带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动是是直直线线还还是是曲曲线线与哪些因素有关呢？与哪些因素有关呢？提示：提示：在匀在匀强强电场电场中，只受中，只受电场电场力作用力作用时时，若，若v00为为直直线线运运动动；若；若v00，但，但v0与与电场电场力在力在一条直一条直线线上，做直上，做直线线运运动动；有；有夹夹角角则则做曲做曲线线运运动动；若垂直；若垂直则则做做类类平抛运平抛运动动非匀非匀强

3、强电场电场中中较较为为复复杂杂，例如在点，例如在点电电荷的荷的电场电场中可做匀速中可做匀速圆圆周周运运动动三、示波器探秘三、示波器探秘1如图如图162所示为示波管的结构图所示为示波管的结构图 图图1621灯灯丝丝2.阴阴极极3.控控制制极极4.第第一一阳阳极极5.第第二二阳阳极极6.第第三三阳阳极极7._ 偏偏转转系系统统8._ 偏偏转转系系统统9.荧荧光屏光屏2原原理理：灯灯丝丝通通电电后后给给阴阴极极加加热热，使使阴阴极极发发射射电电子子电电子子经经阳阳极极和和阴阴极极间间的的_加加速速聚聚集集形形成成一一个个很很细细的的电电子子束束射射出出，电电子子打打在在管管底底和和荧荧光光屏屏上上，

4、形形成成一一个个小小亮亮班班亮亮斑斑在在荧荧光光屏屏上上的的位位置置可可以以通通过过调调节节竖竖直直偏偏转转极极与与水水平平偏偏转转极极上上的的_大大小小来来控控制制如如果果加加在在竖竖直直极极板板上上的的_是是随随时时间间正正弦弦变变化化的的信信号号，并并 在在 水水 平平 偏偏 转转 板板 上上 加加 上上 适适 当当 的的_，荧荧光光屏屏上上就就会会显显示示出出一一条条正正弦弦曲曲线线竖竖直直水平水平电场电场电压电压电压电压偏偏转电压转电压一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速1带电粒子的分类带电粒子的分类(1)基本粒子基本粒子如电子、质子、如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有明粒子、离

5、子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略但并不忽略质量质量)(2)带电微粒带电微粒如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力确的暗示以外，一般都不能忽略重力2带电粒子的加速带电粒子的加速当带电粒子以平行电场的方向进入电场后，所受当带电粒子以平行电场的方向进入电场后，所受电场力与其运动方向共线，在不计其他受力的情电场力与其运动方向共线，在不计其他受力的情况下，带电粒子做匀加况下，带电粒子做匀加(减减)速直线运动，电场力速直线运动，电场力与速度方向相同时，带电粒子做匀加速直线

6、运动，与速度方向相同时，带电粒子做匀加速直线运动，示波器、电视显像管中的电子枪，回旋加速器都示波器、电视显像管中的电子枪，回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的是利用电场对带电粒子加速的3处理方法处理方法可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：其比较如下：两个角度两个角度内容内容动动力学角度力学角度功能关系角度功能关系角度涉及知涉及知识识应应用牛用牛顿顿第二第二定律定律结结合匀合匀变变速直速直线线运运动动公公式式功的公式及功的公式及动动能定能定理理选择选择条件条件匀匀强强电场电场，电电场场力是恒力力是恒力可以是匀可以是匀强强电场电场，也可以是

7、非匀也可以是非匀强强电电场场，电场电场力可以是力可以是恒力，也可以是恒力，也可以是变变力力特特别别提提醒醒：(1)对对带带电电粒粒子子进进行行受受力力分分析析、运运动动特特点点分分析析、力力做做功功情情况况分分析析是是选选择择规规律律解解题题的的关关键键(2)选选择择解解题题的的方方法法是是优优先先从从功功能能关关系系角角度度考考虑虑，应应用功能关系列式用功能关系列式简单简单、方便，不易出、方便，不易出错错即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1(双双选选)如如图图163所所示示，电电量量和和质质量量都都相相同同的的带带正正电电粒粒子子以以不不同同的的初初速速度度通通过过A、

8、B两两板板间间的的加加速速电电场场后后飞飞出出，不不计计重重力力的的作作用用，则则()图图163A它它们们通通过过加速加速电场电场所需的所需的时间时间相等相等B它它们们通通过过加速加速电场过电场过程中程中动动能的增量相等能的增量相等C它它们们通通过过加速加速电场过电场过程中速度的增量相等程中速度的增量相等D它它们们通通过过加加速速电电场场过过程程中中电电势势能能的的减减少少量量相等相等解解析析：选选BD.由由于于电电量量和和质质量量都都相相等等，因因此此产产生生的的加加速速度度相相等等，初初速速度度越越大大的的带带电电粒粒子子经经过过电电场场所所用用时时间间越越短短，加加速速时时间间越越短短，

9、则则速速度度的的变变化化量量越越小小；由由于于电电场场力力做做功功WqU与与初初速速度度及及时时间间无无关关，因因此此电电场场力力对对各各带带电电粒粒子子做做功功相相等等，则则它它们们通通过过加加速速电电场场过过程程中中电电势势能能的的减减少少量相等，量相等，动动能增加量也相等能增加量也相等二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转如图如图164所示，带电粒子以初速度所示，带电粒子以初速度v0垂直垂直电场线进入匀强电场，电场线进入匀强电场，图图164特特别别提提醒醒：(1)该该类类运运动动与与之之前前所所学学的的平平抛抛运运动动处处理理方方法法相相似似，两两种种运运动动重重要要的的区区别别是是加加速

10、速度度的不同的不同(2)对对带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的偏偏转转问问题题也也可可以以选选择择动动能能定定理理求求解解，但但只只能能求求出出速速度度大大小小，不不能能求求出出速速度度方方向向，涉涉及及到到方方向向问问题题，必必须须采采用用把把运运动动分解的方法分解的方法即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2(单单选选)一一束束带带电电粒粒子子以以相相同同的的速速率率从从同同一一位位置置，垂垂直直于于电电场场方方向向飞飞入入匀匀强强电电场场中中，所所有有粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹都都是是一一样样的的这这说说明明所所有有粒粒子子()A都具有相同的都具有相同的质质量量B都

11、具有相同的都具有相同的电电荷量荷量C电电荷量与荷量与质质量之比都相同量之比都相同D都是同位素都是同位素课堂互动讲练课堂互动讲练例例例例1 1类型一类型一带电带电粒子在粒子在电场电场中的加速中的加速图图165【答案】【答案】D【方方法法总总结结】用用能能量量观观点点分分析析问问题题是是解解决决问问题题主主要要方方法法之之一一，要要把把功功能能关关系系和和物物体体运运动动分分析析和和受受力力分分析析结结合合起起来来，能能够够达达到到事事半半功功倍倍的的效果效果 一一束束电电子子流流在在经经U5000 V的的加加速速电电场场加加速速后后，在在距距两两极极板板等等距距处处垂垂直直进进入入平平行行板板间

12、间的的匀匀强强电电场场，如如图图166所所示示，若若两两板板间间距距d1.0 cm，板板长长l5.0 cm，那那么么，要要使使电电子子能能从从平平行行板板间间飞飞出出，两两个个极极板板上上最最多多能能加加多多大大电电压压？例例例例2 2类型二类型二带电带电粒子在粒子在电场电场中的偏中的偏转转图图166【答案】【答案】400 V 变变式式训练训练如如图图167所所示示，真真空空中中一一束束电电子子流流，以以一一定定速速度度v0沿沿着着与与场场强强垂垂直直方方向向自自O点点正正下下方方进进入入匀匀强强电电场场，OAABBC，过过A、B、C三三点点作作竖竖直直线线与与电电子子轨轨迹迹交交于于M、N、

13、P三三点点，则则电电 子子 在在 OM、MN、NP三三 段段 中中 动动 能能 增增 加加 量量Ek1Ek2Ek3_.图图167解解析析：根根据据动动能能定定理理，Ek等等于于每每段段中中电电场场力力做的功因做的功因电场电场力相同，所以力相同，所以Eks(位移位移)又又OA、AB、BC相等，即相等，即tOMtMNtNP所所以以sOMsMNsNP135(电电场场力力方方向向上上的的位位移移)所以所以Ek1Ek2Ek3135.答案：答案：135(2011年湛江高二测试年湛江高二测试)喷墨打印机的结构喷墨打印机的结构简图如图简图如图168所示，其中墨盒可以发出墨汁所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半

14、径为微滴，其半径为1105m，此微滴经过带电室时，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制，带电后的微粒以一定低位置输入信号加以控制，带电后的微粒以一定的水平初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转的水平初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体，无信电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体，无信号输入时，墨汁微滴不带电，号输入时，墨汁微滴不带电，例例例例3 3类型三类型三带电粒子在电场中的运动与实际带电粒子在电场中的运动与实际应用应用径直通过偏转电场而注入回流槽流回墨盒设径直通过偏转电场

15、而注入回流槽流回墨盒设偏转极板长为偏转极板长为l1.6 cm，两板间的距离为，两板间的距离为d0.50 cm，偏转板的右端距纸，偏转板的右端距纸L3.2 cm，若，若一个墨汁微滴的质量为一个墨汁微滴的质量为1.61010kg，以，以20 m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是两偏转板间的电压是8.0103 V，若墨汁微滴，若墨汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0 mm，求这个墨汁微滴过带电室所带的电荷量，求这个墨汁微滴过带电室所带的电荷量(不不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限计空气阻力和重

16、力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性性)为了使纸上的字体放大为了使纸上的字体放大10%，请你分析，请你分析一个可行的方法一个可行的方法图图168【精精讲讲精精析析】从从偏偏转转极极板板间间射射出出后后，微微滴滴做做匀匀速速直直线线运运动动，其其反反向向延延长长线线交交于于极极板板中中点点，可可求求解解微微滴滴打打到到纸纸上上点点距距原原入入射射方方向向距距离离的的表表达式，即可分析得出可行的达式，即可分析得出可行的办办法法设设带带电电微微滴滴的的电电荷荷量量为为q，进进入入电电场场后后微微滴滴的的竖竖直直侧侧移移为为y1，离离开开电电场场后后打打到到纸纸上上的的过过程程中中竖竖直直侧侧移移为为y2，则则【答答案案】1.251013 C可可使使U变变为为8.8103 V，或将，或将L变为变为3.6 cm【方方法法总总结结】学学习习物物理理的的最最终终目目的的是是把把它它服服务务于于生生活活，要要想想很很好好的的解解决决实实际际生生活活中中一一些些问问题题，了了解解其其中中所所暗暗含含的的物物理理原原理理，必必须须巩巩固固掌掌握所学知握所学知识识，真正理解其中的道理，真正理解其中的道理谢谢观赏谢谢观赏