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第六節(jié):示波器的奧秘示波器并不神秘.它的基本原理是帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下加速和偏轉(zhuǎn)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力:1了解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)只受電場(chǎng)力,帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。2重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。3知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。4滲透物理學(xué)方法的教育:運(yùn)用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計(jì)粒子重力。5培養(yǎng)綜合分析問(wèn)題的能力,體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn): 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律 教學(xué)難點(diǎn): 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題及應(yīng)用。例 :帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài),該粒子帶正電還是負(fù)電?+ + + + + + +- - - - - - -Eqmg分析:帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài),F(xiàn)0,Eq=mg,因?yàn)樗苤亓ωQ直向下,所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下,所以帶電體帶負(fù)電。帶電粒子的加速已知m、q、U、V0=0如何求帶電粒子的末速度?帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速法1:根據(jù)牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式V0=0法2:根據(jù)動(dòng)能定理W=qU=mv2/2得:幻燈片6帶電粒子的加速課本的討論與交流P21對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,能否用qU=mv2/2來(lái)求帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度?V0=0U練習(xí):兩個(gè)電荷的電量之比q1:q2=1:2,質(zhì)量之比m1:m2=2:1,都只受電場(chǎng)力,在電場(chǎng)中某點(diǎn)A都由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),求運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度大小之比。答案:v1:v2=1:2帶電粒子的偏轉(zhuǎn)類平拋運(yùn)動(dòng)!A.如果帶電粒子只受電場(chǎng)力B.初速方向與勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直1.帶電粒子在水平方向的受力及初速如何?2.帶電粒子在豎直方向的受力及初速如何?3.帶電粒子在水平及豎直方向的分運(yùn)動(dòng)情況如何?合運(yùn)動(dòng)又怎樣?加速度又如何?帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子在初速方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在垂直初速方向做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)。帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1.若知兩板長(zhǎng)度為L(zhǎng)及電荷初速V0,則電荷穿越電場(chǎng)的時(shí)間t=_2. 電荷穿越電場(chǎng)在豎直方向的位移y=_3. 電荷穿越電場(chǎng)時(shí)在豎直方向的分速度Vy=_4. 電荷穿越電場(chǎng)時(shí)合速度與水平方向的夾角tan=_如圖所示,電子以速度V0沿垂直于電場(chǎng)線的方向,飛入偏轉(zhuǎn)板間的勻強(qiáng)電場(chǎng),然后離開(kāi)電場(chǎng),電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏離原方向的距離為h,兩平行板間的距離是d,電勢(shì)差是U,板長(zhǎng)是L,如果電子的入射速度增加到2V0,則偏離原來(lái)方向的距離為A.4h B. h/2 C.2h D. h/4D如圖所示,電子以速度V0沿垂直于電場(chǎng)線的方向,飛入偏轉(zhuǎn)板間的勻強(qiáng)電場(chǎng),然后離開(kāi)電場(chǎng),電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度與原方向的夾角為450,兩平行板間的距離是d,電勢(shì)差是U,板長(zhǎng)是L,如果電子的入射速度增加到2V0,其它條件不變,則電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度與原方向的夾角為多少?tan=1/4=450三、示波管構(gòu)造如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上不加電壓,電子如何運(yùn)動(dòng)?如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上不加電壓,偏轉(zhuǎn)電極YY上加電壓電子又如何運(yùn)動(dòng)?示波管的用途l 可用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況,如振動(dòng)、光、溫度等的變化可以通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的變化,然后再用示波器來(lái)研究。那么示波管的工作原理是怎樣的呢? 它的工作原理是:帶電粒子在電場(chǎng) 中的加速和偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題。小結(jié)兩類題目的分析處理方法:一、粒子運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向在同一直線上時(shí),利用:動(dòng)能定理 和電場(chǎng)力做功。二、帶電粒子以速度 垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng) 時(shí),類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的知識(shí)求解。l 是否考慮帶電粒子或物體的重力要根據(jù)具體情況而定,一般說(shuō)來(lái):l (1)基本粒子:如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等帶電粒子除有說(shuō)明或有明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。l (2)帶電顆粒:如液謫、油滴、塵埃、小球、微粒等,除有說(shuō)明或有明確的暗示外,一般都不能忽略重力。課堂練習(xí)l 1、一束電子流在經(jīng) U=5000v的加速電壓加速后,在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng) ,如圖所示,若兩板間距d=1.0cm,板長(zhǎng)L=5.0cm,那么,要使電子能從平行板間飛出,兩個(gè)極板上最多能加多大電壓?1、 解(1)在加速過(guò)程,由動(dòng)能定理得: (2) 進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),電子在平行于板面的方向做勻速運(yùn)動(dòng):(3)在垂直于板面的方向做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為:側(cè)移:電子能飛出的條件為解(1)(5)式可得:即要使電子能飛出,所加最大電壓為400v幻燈片18質(zhì)子(電量為+e,質(zhì)量為m),和粒子(電量為+2e,質(zhì)量為4m),都只受電場(chǎng)力,以相同初速度沿垂直于電場(chǎng)線的方向,飛入同一勻強(qiáng)電場(chǎng),然后離開(kāi)電場(chǎng),求它們離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏離原方向的距離之比質(zhì)子
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