1.9 带电粒子在电场中的运动（两课时）-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-1）

§1.9.1 带电粒子在电场中的运动 对放入电场中的电荷有力的作用。 电荷会有加速度。 加速度a可能是恒定的也可能是变化的。 速度v 的大小和方向都有可能发生变化。 轨迹既可能是直线也可能是曲线。 a 。 v 。 轨迹 。 增大 增大 直线 A E v a 。 v 。 轨迹 。 减小 减小 曲线 电场的基本性质是: 新课引入： 带电粒子在匀强电场中运动状态： 匀变速直线运动—加速、减速 匀变速曲线运动—偏转 1.平衡 （F合=0） 2.匀变速运动 （F合≠0） 静止 匀速直线运动 可能是 带电粒子在电场中的平衡问题 带电粒子的圆周运动 带电粒子不规则复杂运动 带电粒子在电场中 受电场力 产生加速度 使速度变化 利用电场 使带电粒子 加速 偏转 带电粒子在电场中的二类基本运动： 一、带电粒子在电场中的加速 二、带电粒子在电场中的偏转 （一）动能定理 （二）平抛运动 （三）电场力做功 y x vy vx v y x φ 0 v0 预备知识： 1.内容 2.公式 1.研究方法:“化曲为直”，利用“运动的合成与分解” 2.运动规律：见后 1.匀强电场——恒力：W=qEd 2.任何电场：WAB=qUAB W合 = mv22 2 1 － mv12 2 1 = Ek2 －Ek1= ΔEk 带电粒子做类平抛的位移规律 （1）水平方向的位移：x=v0t （2）竖直方向的位移： （3）合位移（实际位移）： （4）合位移的方向与水平方向的夹角θ： 带电粒子做类平抛的速度规律 （1）水平速度： （2）竖直速度: （3）合速度: 或 （4）合速度方向与水平方向的夹角α： 带电粒子做类平抛的加速度规律 F=qE 电场强度 电势差 3、带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定. 注：带电粒子所受重力一般远小于电场力，一般都不考虑重力(有说明或暗示除外). 【但并不能忽略质量】 2、宏观带电微粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等. 一、带电粒子 注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量 关于带电粒子重力是否考虑的问题 一般可分为两类 1、微观带电粒子（基本粒子）：如电子、质子、α粒子，正负离子等. 注：一般都考虑重力(有说明或暗示除外). 新课教学： F/G=？你会发现什么？ G=mg=9×10-30N F/G=1×1015 F=qE=8×10-15N 电子、质子、离子等微观带电粒子所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略（有说明或暗示除外）。 注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量 一个电子的质量为0.91×10-30 kg, 电荷量e=1.6×10-19 C，当它位于E=5×104V/m的电场中时: 受到的重力G为多大？ 受到的电场力F为多大？ 1、动力学观点： A B U d E + F v 由牛顿第二定律： 由运动学公式： 初速度不为零呢？ 只适用于匀强电场 二、带电粒子的加速 电场力:F =qE 【例题】在加上电压U并处于真空中相距d的平行金属板间有一正电荷q, 质量为m,只在电场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？到达B板的速度多大？ 粒子加速后的速度只与加速电压有关 2、能量观点： A B U d E + v 由动能定理： 适用于 任何电场 电场力做功:W=qU 速度v与电势差U、比荷q/m的平方根成正比与距离d无关 初速度不为零呢？ 用动能定理解题简便 【例题】在加上电压U并处于真空中相距d的平行金属板间有一正电荷q, 质量为m,只在电场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？到达B板的速度多大？ 若电荷是-q，该怎样求解？ 粒子将做匀减速直线运动： 若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？为什么？ 思考 若粒子的初速度为零,则: 若粒子的初速度不为零,则: F E A B 粒子在非匀强电场中加速，适合从能量观点解决问题。 ～ 直线加速器 粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同。 北京正负电子对撞机的直线加速器 例题1 炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚离开金属丝时的速度为零。 解：由动能定理 代入数据得： 例题2 如图所示，在点电荷+Q 的电场中有A、B两点，将质子和α 粒子分别从A点释放，到达B点时，求它们的速度大小之比？ + A B 解：质子 α 粒子 对质子：