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1、一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 电场有两个性质:力的性质和能的性质,描述这两个方面性质的物理量分别是场强和电势,那么这两个物理量之间有没有什么联系呢?理论探究:如图所示,设匀强电场E中,沿电场线方向有A、B两点,距离为d,电势差为UAB,正电荷q从A移到B,第1页/共15页 1.沿电场线方向电势的变化 (1)在匀强电场中,两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向的距离的乘积 (2)场强的大小等于沿场强方向每单位距离上的电势差 (3)沿电场线方向电势越来越低,电场线的方向就是电势降低最快的方向。可以证明1V/m1N/C,即场强的两个单位是相同的。第2页/共15页 在匀强电场中,如果沿垂
2、直电场线方向把电荷q从C点移到D点,由于电荷的位移方向与受力方向垂直,电场力不做功,UCD0,所以C、D两点的电势相等,且在垂直于电场线的同一平面内,即:2.沿垂直电场线方向电势变化回忆等势面相关知识 沿垂直电场线方向的各点的电势相等第3页/共15页应用举例:如图所示,水平放置的两平行金属板间有一匀强电场。已知两极板间相距5cm,有一质量为1.0109kg、带负电的液滴悬浮其中,其电荷量为5.01012 C。若不考虑空气浮力,要使液滴处于平衡状态,问:(1)两极板间应加多大的电势差?(2)哪块极板的电势较高?解:设A、B两极板间电压为U,则匀强电场的场强液滴所受电场力又由二力平衡有所以A、B两
3、板间的电压代入已知可解得因为负电荷所受电场力的方向竖直向上,所以电场线方向向下,则A板电势高。第4页/共15页二、示波管原理带电粒子在电场中的运动 示波器是一种可以显示电信号随时间变化情况的仪器,它的核心部件是示波管,示波管实际上是一个阴极射线管,下面我们来了解它的工作原理。阴极射线管常用于示波器的视频显示,如右图所示是阴极射线管中电子运动的径迹。右图是一种简化的阴极射线管的装置示意图,思考:电子从阴极射出后的运动可以分为几个阶段?各是什么运动?电子在管中的运动可分为三个阶段第5页/共15页1.电子在电场中加速电子枪原理分析:如如图图所所示示,在在真真空空中中有有一一对对平平行行金金属属板板,
4、两两板板间间加加以以电电压压U U。两两板板间间有有一一带带正正电电荷荷q的的带带电电粒粒子子。它它在在电电场场力力的的作作用用下下,由由静静止止开开始始从从正正极极板板向向负负极极板板运运动动,到到达达负负板板时时的的速速度度有有多大?多大?(不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力)qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d第6页/共15页qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d1 1、受力分析、受力分析:水平向右的电场力水平向右的电场力 F FqE=qU/d dF F2 2、运动分析、运动分析:初初速速度度为为零零,加加速速度度为为a=qU/md的的向向右右匀匀加速直线运动加速直线运动
5、。解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解思考:若两极板间电场不是匀强电场,该用哪种方法求?第7页/共15页2.电子在匀强电场中偏转类平抛运动Ul+-Y YdY Y 如如图图所所示示,在在真真空空中中水水平平放放置置一一对对金金属属板板Y Y和和Y Y,板板间间距距离离为为d。在在两两板板间间加加以以电电压压U U,一一电电荷荷量量为为q质质量量为为m的的带带电电粒粒子子从从极极板板中中央央以以水水平平速速度度v0 0射射入入电电场场。试试分分析析带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动情况。情况。(不计粒子的重力不计粒子的重力)v0 q
6、第8页/共15页1.1.受受力力分分析析:粒粒子子受受到到竖竖直直向向下的静电力下的静电力F FqE EqU/dU/d。2 2.运动规律分析运动规律分析:粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。v+-v0YdUY Y q lx方向:匀速直线运动匀速直线运动y方向:加速度为加速度为 的的匀加速直线运动匀加速直线运动。y y v0 0vy v v0 0vy 3.3.x方向方向 4.4.y方向方向 5 5、离开电场时的偏转角度的正切:、离开电场时的偏转角度的正切:F F偏转电压越大,电荷飞出电场时的偏转角度就越大第9页/共15页3.电子飞出电场后做匀速直线运动 当电子飞出两板间的偏转电场后,不再受电场力的
7、作用,因此它保持偏转角度不变,做匀速直线运动,直到打到荧光屏上,显示出荧光亮点。第10页/共15页+-vv0vy+_U1U2v0 l-qm加速和偏转一体y第11页/共15页三、实验观察:带电粒子在电场中的偏转 通常实验室里的示波管与上述阴极射线管的原理是一样的,只不过管内多了一对水平偏转电极,如图所示。第12页/共15页课堂小结:一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动类似平抛运动的分析方法的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动第13页/共15页作业布置1.课内:教材P27练习与评价2.课外:(1)完成课外练习相关内容;(2)复习巩固已学内容,预习下一节教学内容.第14页/共15页谢谢您的观看!第15页/共15页
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