1、1.5匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,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，,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
2、。,在匀强电场中，如果沿垂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,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
3、由二力平衡有,所以A、B两板间的电压,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。,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,1.电子在电场中加速电子枪,原理分析：,如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两
4、板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）,1、受力分析:,水平向右的电场力FqE=qU/d,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,思考：若两极板间电场不是匀强电场，该用哪种方法求？,2.电子在匀强电场中偏转类平抛运动,1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力FqEqU/d。,2.运动规律分析:粒子作类平抛运动。,x方向：匀速直线运动 y方向：加速度为 的 匀加速直线运动。,3. x方向,4. y方向,5、离开电场时的偏转角
5、度的正切：,偏转电压越大，电荷飞出电场时的偏转角度就越大,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。,v0,vy,+,_,加速和偏转一体,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。,课堂小结：,一、利用电场使带电粒子加速,二、利用电场使带电粒子偏转,从动力学和运动学角度分析,从做功和能量的角度分析,类似平抛运动的分析方法,粒子在与电场垂直的方向上做 匀速直线运动,粒子在与电场平行的方向上做 初速度为零的匀加速运动,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.,
