教科版物理选修3-1《1.5匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理》课件
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1、第一章 静电场,5 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,1.掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系及其适用条件. 2.会用关系式UEd处理匀强电场问题. 3.了解示波管的构造和工作原理. 4.通过示波管的工作原理掌握带电粒子在电场中的加速和偏转问题.,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,(1)从力和位移的角度计算静电力所做功的多少;通过A、B间的电势差计算静电力做功的多少.,一、匀强电场中电势差与电场强度的关系,如图1所示的一个匀强电场,场强大小为E,A、B是沿电场方向上的两点,其电势差为U,A、B之间相距为d.现将一个电荷量为q的电荷由A移到B.,WABF
2、dqEd WABqUAB,答案,图1,(2)比较两次计算的功的大小,说明电势差与电场强度有何关系.,UABEd,答案,(3)B、C在同一等势面上,UAC与电场强度有何关系?,UACUABEd,答案,图1,1.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)关系式:UAB_或E . (2)物理意义:在匀强电场中,两点间的电势差等于_与这两点间_的乘积. (3)适用条件 _电场. d为两点沿_的距离.,Ed,沿电场线方向的距离,场强,匀强,电场方向,2.公式E 的理解 (1)意义:在匀强电场中,场强的大小等于沿_方向每单位距离上的电势差. (2)电场强度的另一个单位:由E 可导出电场强度的另一个单位,即_
3、,符号为_.1_1 N/C.,伏特每米,场强,V/m,V/m,判断下列说法的正误. (1)公式UEd适用于所有电场.( ) (2)由UEd可知,匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比.( ) (3)匀强电场的场强值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值.( ) (4)沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等.( ) (5)在匀强电场中,任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积.( ),两平行金属板间的距离为d,电势差为U.一质量为m、带正电荷q的粒子(重力忽略不计),在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动. (1)粒子的加速度是多少?在电场中做何运动?,二、带电粒子的加速,粒
4、子的加速度为a ,做初速度为零的匀加速直线运动.,答案,(2)计算粒子到达负极板时的速度(尝试用不同的方法).,答案,方法1 利用动能定理求解. 在带电粒子的运动过程中,电场力对它做的功是WqU 设带电粒子到达负极板时的速率为v,其动能可以写为Ek mv2 由动能定理可知 mv2qU 于是求出v .,方法2 利用牛顿定律结合运动学公式求解. 设粒子到达负极板时所用时间为t,则,1.带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、粒子、离子等基本粒子,一般都不考虑重力. (2)质量_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. 2.分析带电粒子在电
5、场力作用下的加速运动,有两种方法: (1)利用牛顿第二定律Fma和运动学公式,只能用来分析带电粒子的_运动. (2)利用动能定理:qU_.若初速度为零,则qU_,对于匀变速运动和非匀变速运动都适用.,较大,匀变速,判断下列说法的正误. (1)质量很小的粒子不受重力的作用.( ) (2)带电粒子在电场中只受电场力作用时,电场力一定做正功.( ) (3)牛顿定律结合运动学公式能分析匀强电场中的直线运动问题,也能分析非匀强电场中的直线运动问题.( ) (4)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题,也能分析非匀强电场中的直线运动问题.( ),(1)粒子的加速度大小是多少?方向如何?做什么性质的运动?,
6、如图2所示,质量为m、电荷量为q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,已知板长为l,板间电压为U,板间距为d,不计粒子的重力.,三、带电粒子的偏转,答案,图2,粒子受电场力大小为 方向和初速度方向垂直且竖直向下.粒子在水平方向做匀速直线运动,在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,其合运动类似于平抛运动.,(2)求粒子通过电场的时间及粒子离开电场时水平方向和竖直方向的速度,及合速度与初速度方向的夹角的正切值.,答案,(3)求粒子沿电场方向的偏移量y.,答案,带电粒子在匀强电场中的偏转 1.运动性质 (1)沿初速度方向:速度为_的_运动. (2)垂
7、直v0的方向:初速度为_,加速度为a 的匀加速直线运动. 2.运动规律 (1)偏移距离:因为t_,a_,所以偏移距离y at2_. (2)偏转角度:因为vyat_,所以tan ,匀速直线,v0,零,判断下列说法的正误. (1)带电粒子在匀强电场中偏转时,加速度不变,粒子的运动是匀变速曲线运动.( ) (2)带电粒子在匀强电场中偏转时,可用平抛运动的知识分析.( ) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时,若已知进入电场和离开电场两点间的电势差以及带电粒子的初速度,可用动能定理求解末速度大小.( ),图3为示波管结构原理图.,四、示波管的原理,主要有电子枪、偏转电极、荧光屏三部分组成.电子枪的作用是发
8、射电子并且加速电子,使电子获得较大的速度;偏转电极的作用是使电子发生偏转;荧光屏的作用是显示电子的偏转情况.,答案,图3,(1)示波管由哪几部分组成?各部分的作用是什么?,(2)在电极X1和X2加扫描电压,目的是什么?在电极Y1和Y2加信号电压,可以使电子向什么方向偏转?,扫描电压的作用是使电子在水平方向偏转,Y方向的信号电压可以使电子向上或向下偏转.,答案,图3,对示波管的认识 (1)示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成. (2)若只在偏转电极X1、X2加一稳定电压,电子束将沿_偏转;若只在偏转电极Y1、Y2上
9、加一稳定电压,电子束将沿_偏转. (3)若在X1、X2加一锯齿形电压,在Y1、Y2方向加一信号电压,在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的图形.,y方向,x方向,判断下列说法的正误. (1)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束,偏转电极的作用是使电子束发生偏转,打在荧光屏的不同位置.( ) (2)如果在偏转电极YY和XX上不加电压电子束不偏转,打在荧光屏中心.( ) (3)只在YY上加恒定电压时,电子束不偏转.( ) (4)只在XX上加恒定电压时,电子束沿YY方向偏转.( ),2,题型探究,一、对关系式UEd 和E 的理解,1.关系式表明了电场强度与电势差的关系 (1)大小关系:由E 可
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