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9．带电粒子在电场中的运动
一个电子的质量为0.9×10-30 kg,电荷量e=1.6×10-19 C，当它位于E=5×104V/m的电场中时:
（1）重力G多大？
（2）电场力F多大？
F G
F=qE=8×10-15N
微观带电粒子：电子、质子、离子等带电粒子重力远小于电场力，重力可以忽略（有说明或暗示除外）。
宏观带电微粒：带电小球、液滴、尘埃等，一般都要考虑重力（有说明或暗示除外）。
注意：忽略粒子重力并不是忽略粒子质量！
问题1：如何理解带电粒子？
G=mg=9×10-30N
你发现什么？
小结
a
v
轨迹
增大
增大
直线
A
E
v
a
v
轨迹
减小
减小
曲线
电场基本性质
放入
点电荷
受电场力
产生
加速度
速度变化
问题2：分析带电粒子在电场中的运动，从何入手？
直线加速
曲线偏转
v
一、带电粒子在电场中的加速
演示实验1
例1 在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。如图所示，在靠近负极板处有一个质量为m的电子，带电量为e，重力不计。由静止开始向正极板运动，到达正极板时的速度有多大？
一、带电粒子在电场中的加速
1．受力分析
水平向右电场力 F＝Ee=eU/d
2．运动分析
初速度为零，加速度a=eU/md
向右匀加速直线运动
解法一 动力学
解法二 动能定理
一、带电粒子在电场中的加速
思考：
（1）若极板间不是匀强电场如何求解？
（2）若要使粒子射出速度增大，可采取什么有效措施？
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
U
U
E
加速
匀速
匀速
+qm
v0
v=
一、带电粒子在电场中的加速
情景模拟
注意：初速度是否为0？正、负功？计重力吗？
思考：
带电粒子+q在两极间运动时电势能如何变化？
请说明原因。
一、带电粒子在电场中的加速
例题示范1
解题规范
二、带电粒子在电场中的偏转
演示实验2
例2 如图所示，在真空中水平放置一对金属板AB，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为+q、质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中运动情况。（不计粒子的重力）
二、带电粒子在电场中的偏转
B
A
d
U
L
v0
－ － － － － －
+ + + + + +
m
q
受力分析：
运动分析：
水平方向
思考：如何确定离开电场时的合速度？合位移？
匀加速直线运动
二、带电粒子在电场中的偏转
分析粒子的运动情况
匀速直线运动
竖直方向
电场力F＝Eq=qU/d
类平抛运动（v0⊥a）
y
s
φ
F
B
A
d
U
L
v0
－ － － － － －
+ + + + + +
m
q
x=
vx
vy
v
θ
矢量——方向
二、带电粒子在电场中的偏转
解题规范
例题示范2
三、带电粒子在电场中的加速与偏转
示波器
主要组成：电子枪、偏转电极和荧光屏，管内真空。
作用：把被测信号转变为发光的图形。
要求：了解各旋钮的功能或作用。
原理图
三、带电粒子在电场中的加速与偏转
+
+
+
+
-
-
-
-
-
v0
y
l
Y
Y′
L
Y′
Y
X′
y′
φ
荧光屏
-
－
+
X
思考：怎样才能得到图中的正弦曲线呢？
偏转电压
电子枪
荧光屏
+
－
Y
Y′
X
X′
亮斑
Y′
Y
X
X′
加速电压
偏转电压
电子枪
荧光屏
+
－
Y
Y′
X
X′
亮斑
Y′
Y
X
X′
原理
三、带电粒子在电场中的加速与偏转
加速电压
内容小结
（1）利用电场使带电粒子加速。
①从动力学和运动学角度分析。
②从做功和能量的角度分析。
（2）利用电场使带电粒子偏转（类平抛运动）。
①在与电场垂直的方向上做匀速直线运动。
②在与电场平行的方向上做匀加速运动。
（3）带电粒子的加速与偏转的应用——示波器。
方法小结
处理带电粒子在电场中运动的一般步骤：
（1）分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否应该考虑重力，电场力是否恒定等。
（2）分析带电粒子的初始状态及电场条件，确定带电粒子做直线运动还是曲线运动。
（3）建立正确的物理模型，确定解题途径是用动力学还是动能定理还是两者结合使用。
1．如图所示，垂直于电场线方向射入匀强电场中的带电粒子，就好像先沿直线前进，到L/2处偏折θ角再沿直线飞出电场。请说明原因。
试一试（课后拓展）
试一试（课后拓展）
2．如图所示，建立坐标系把荧光屏分为四个象限，如果要使电子打在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限，应该分别在YY'、XX'上加什么样电压
θ
试一试（课后拓展）
3．如图所示，粒子在荧光屏上的位置（即y ' 大小）由哪些物理量决定？采用哪些有效措施可以改变其大小？

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