内容正文:
§ 1.9 带电粒子
在电场中的运动
目标导引
1、通过复习平抛运动的处理方法,能够使用“化曲为直”思想方法,类比分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
2、通过教师讲解,能利用牛顿第二定律、运动学公式和动能定理推导出带电粒子在电场加速后的速度v,在偏转电场中的纵向偏移量y和偏转角的正切值tanθ.
3、学生分组讨论归纳,学会分析解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
知识回顾:平抛运动受什么力?是恒力吗?是什么运动性质?在水平和竖直方向有什么运动规律?
受力特点:是恒力,且与初速度方向垂直,力F与v0不在同一直线上,且加速度恒定,是匀变速曲线运动
运动规律:
(化曲为直)
v0
F
v
v0
vy
θ
电场中的带电粒子一般可分为两类:
1、带电的基本粒子:如电子,质子,α粒子,正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多,除非有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力。(但并不能忽略质量)。
2、带电微粒:如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外,一般都考虑重力。
其他某些带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定。
带正电粒子在匀强电场中,它受什么力?将做什么运动?
运动情况:
受到恒定的电场力
受力情况 :
做匀变速运动
思考题 1:
q
U
m
+
_
d
一. 带电粒子在电场中的加速
初速度为0的带电粒子在电场 中运动,如何求到达负
极板时粒子的的速度v?
用牛顿运动定律和运动学知识分析
用动能定理分析
思考:可以从哪些知识角度来进行分析?
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
1、受力分析:
水平向右的电场力
F=Eq=qU/d=ma
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。
解法一 运用运动学知识求解
解法二 运用能量知识求解
结论:粒子加速后的速度只与加速电压有关,与极板间距离d无关。
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
F
如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解V?为什么?
由于电场力做功与场强是否匀强无关,与运动路径也无关,第二种方法(能量知识,应用动能定理)仍适用!
思考题2:
所以
代入数据得
解:设