10.5 带电粒子在电场中的运动课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

§10.5 带电粒子在电场中的运动 第十章 静电场中的能量 一、新课引入 在现代科学实验和技术设备中，常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律，从做功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律． 在原子物理、核物理领域，带电粒子被加速成高能粒子，轰击原子、原子核，帮助人类认识物质微观结构。 北京正负电子对撞机 在医学领域，带电粒子被加速后，轰击金属靶，产生的射线，用于放射治疗。 ★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 一、新课引入 二、带电粒子在电场中的加速 思考：如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间的电势差为U.若一个质量为m、带电荷量为＋q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动，请思考以下几个问题： (1)怎样计算它到达负极板时的速度？你有几种方法. (2)如果换成非匀强电场，上述方法和结果是否仍然适用？为什么？ (3)如果沿不同的路线，粒子到达负极板的速率相同吗？为什么？ 二、带电粒子在电场中的加速 （阅读教材思考问题——多级直线加速器） 1、设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，电子从圆板由静止开始加速，穿过缝隙的时间可忽略不计。 2、为达到最佳加速效果，需要调节至电子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期。 例1：若电子的质量为m，电荷量为-e，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不考虑电子通过圆筒间缝隙的时间。求：电子进入圆筒n时的速度vn，并计算第n个圆筒的长度Ln。 二、带电粒子在电场中的加速 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. 二、带电粒子在电场中的加速 2.分析带电粒子在电场中加速的两种思路 (1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析.只适用于电场是匀强电场. (2)利用静电力做功结合动能定理分析. qU＝