10.5带电粒子在电场中的运动 课件-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

带电粒子在电场中的运动 ★带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？ ★对于像质子、电子、离子等带电微粒在电场中运动时，我们怎样处理它们的受力？ 带电粒子，如：带电小球、尘埃、液滴等，在电场中通常要受到重力和电场力 质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。 研究运动前的”热身” ★研究带电粒子运动的主要工具： 电场力 加速度 电场力的功 动能定理 F=qE a=F/m W=qU 1、带电粒子在电场中的加速 q U m + _ 带电粒子的加速 d 如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力） 1、带电粒子在电场中的加速 q U m + _ 带电粒子的加速 d F 解法一　运用运动学知识求解 1、受力分析: 水平向右的电场力 F＝Eq=qU/d 2、运动分析: 初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。 1、带电粒子在电场中的加速 解法二　运用能量知识求解 q U m + _ 带电粒子的加速 d F 速度与电势差U、比荷量q成正比与距离无关 思考题 如果两极板间不是匀强电场，以上两种方法是否也能用？为什么？ 由于电场力做功与电场是否匀强电场无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！ 1、带电粒子在电场中的加速 解： + 匀强电场： 位移： 根据： 得： 方法一：运动学 方法二：动能定理 电场力做功： 得： 复杂，且只适用于匀强电场 简单，适用于任何电场 1、带电粒子在电场中的加速 新知讲解 1、带电粒子在电场中的加速 例1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝发射时的速度为零。 解：电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电势能变化（减少）为eU。电势能的变化全部转化为电子的动能。 结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。 两平行金属