新教材人教版高中物理選擇性必修第二冊 1.3帶電粒子在勻強磁場中的運動 教學(xué)課件

1、第一章 安培力與洛倫茲力1.3 帶電粒子在勻強磁場中的運動1.知道帶電粒子在磁場中做什么運動. 2.能推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的半徑公式和周期公式. （重點）學(xué)習(xí)目標(biāo)討論：若帶電粒子（不計重力）以沿著與勻強磁場垂直的方向射入磁場，粒子將如何運動？+vB一、帶電粒子在勻強磁場中的運動新課講解2、洛倫茲力的方向總是與速度方向垂直，洛倫茲力只會改變粒子速度的方向，不會改變其大小。 1、由于是勻強磁場，洛倫茲力大小保持不變+vBF=qvB+所以，沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做勻速圓周運動 二、帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑和周期勻強磁場中帶電粒子運動軌跡的半徑與哪些

2、因素有關(guān)？思路: 帶電粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力?？梢妑與速度v、磁感應(yīng)強度B、粒子的比荷有關(guān) 實驗演示：洛倫茲力演示儀亥姆霍茲線圈電子槍加速電壓選擇擋勵磁線圈：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線圈中心的連線的勻強磁場加速電場：作用是改變電子束出射的速度不加磁場時觀察電子束的徑跡。給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向，由紙內(nèi)指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。保持磁感應(yīng)強度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化。保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強度，觀察電子束徑跡的變化。不加磁場時觀察電子束的徑跡。給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向，由紙內(nèi)指向

3、讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。保持磁感應(yīng)強度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化。保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強度，觀察電子束徑跡的變化。直線圓周B增大時，圓周運動的半徑減??；反之半徑增大。速度增大時，圓周運動的半徑增大；反之半徑減小。帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時周期有何特征？可見同一個粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期與速度無關(guān)一個質(zhì)量為 1.6710-27 kg、電荷量為 1.610-19 C 的帶電粒子，以 5105m/s 的初速度沿與磁場垂直的方向射入磁感應(yīng)強度為 0.2 T 的勻強磁場。求：（1）粒子所受的重力和洛倫茲力的大小之比；（2）粒子在磁場中運動的軌

4、道半徑；（3）粒子做勻速圓周運動的周期?！纠}】依據(jù)所給數(shù)據(jù)分別計算出帶電粒子所受的重力和洛倫茲力，就可求出所受重力與洛倫茲力之比。帶電粒子在勻強磁場中受洛倫茲力并做勻速圓周運動，由此可以求出粒子運動的軌道半徑及周期分析 當(dāng)堂小練解: 可見，帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力遠(yuǎn)大于重力，重力作用的影響可以忽略。重力與洛倫茲力之比F qvB 1.610-1951050.2N 1.610-14N所受的洛倫茲力G mg1.6710-279.8 N 1.6410-26N（1）粒子所受的重力（2）帶電粒子所受的洛倫茲力為由此得到粒子在磁場中運動的軌道半徑洛倫茲力提供向心力，故F qvB（3）粒子做勻速圓周

5、運動的周期三、帶電粒子在磁場中運動情況研究1、找圓心：2、定半徑：3、確定運動時間：新課講解1圓心的確定(1)已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖a所示，圖中P為入射點，M為出射點)。(2)已知入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖b所示，圖中P為入射點，M為出射點)。2.帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向

6、射出，如圖所示)一是已知物理量(q、m、B、v)，利用半徑公式求半徑。二是已知其他幾何量利用數(shù)學(xué)圖形知識求半徑，一般利用幾何知識，常用解三角形的方法。3. 半徑的確定由于已知條件的不同，求半徑有兩種方法：4. 運動時間的確定利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等計算出圓心角的大小，由公式可求出運動時間。1. 軌道半徑與磁感應(yīng)強度、運動速度相聯(lián)系，在磁場中運動的時間與周期、偏轉(zhuǎn)角相聯(lián)系。2. 粒子速度的偏向角 ( ) 等于圓心角 ( )，并等于AB 弦與切線的夾角 ( 弦切角 ) 的 2 倍 ( 如圖 )，即 2 t注意例：如圖所示，一束電子(電荷量為 e )以速度 v 垂直射入磁感應(yīng)強

7、度為 B，寬度為 d 的勻強磁場中，穿過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是 30，則電子的質(zhì)量是_，穿過磁場的時間是_。當(dāng)堂小練解析： (1) 畫軌跡，找圓心。電子在磁場中運動，只受洛倫茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因為 F洛v，故圓心在電子穿入和穿出磁場時兩個洛倫茲力的交點上，即上圖中的 O 點。(2) 定半徑。由幾何知識知，弧AB的圓心角 30，OB 為半徑。所以 r = d/sin 30 = 2d，又由 r = mv/eB，得m = 2dBe/v 。(3) 定時間。因為弧 AB 的圓心角是 30 ，所以穿過時間 t = T/12,故 t = d/3v 。答案： 2dBe/v d/3vX X X X X X X X X X X X1.水平導(dǎo)線中有電流I通過，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將（ ）va bIA.沿路徑a運動,軌跡是圓B.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越大C.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越小D.沿路徑b運動,軌跡半徑越來越小BF當(dāng)堂小練2、有三種粒子，分別是質(zhì)子（）、氚核、（）和粒子（）束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場（磁場方向垂直紙面向里），在下圖中，哪個圖正確地表示出這三束粒子的運動軌跡？（）C3、一個帶電粒子，沿垂直于磁場的