高中物理(新教材)选修二课件4：1-3-带电粒子在匀强磁场中的运动 人教版

第一章安培力与洛伦兹力3带电粒子在匀强磁场中的运动问题导入

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在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是什么?1.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。2.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。3.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法,会推导带电粒子做匀速圆周运动的半径公式和周期公式。学习目标一、带电粒子在匀强磁场中的运动

v-F洛=qvB1.由于是匀强磁场，洛伦兹力大小保持不变。2.洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，洛伦兹力只会改变粒子速度的方向，不会改变其大小。课堂探究3.洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，所以沿着磁场方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，圆周的半径可能与哪些因素有关?周期可能与哪些因素有关?

二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期

粒子所受的洛伦兹力提供了它做匀速圆周运动的向心力。

设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比。

演示观察带电粒子的运动径迹1.不加磁场时观察电子束的径迹。观察带电粒子的运动径迹直线2.给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圏中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。圆周运动2.给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圏中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。圆周运动3、保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。4、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。径迹的半径减少径迹的半径增加周期

带电粒子做圆周运动的分析方法——圆心的确定1．已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心v0PMOv2．已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．vPMO带电粒子做圆周运动的分析方法——圆心的确定半径的确定和计算利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，并注意以下两个重要的几何特点：1．粒子速度的偏向角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ(弦切角)的2倍．即φ=α=2θ=ωt2．相对的弦切角(θ)相等，与相邻的弦切角(θ′)互补，即θ＋θ′＝180°Φ(偏向角）ＡvvO′αＢθθθ′半径的确定和计算利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，并注意以下两个重要的几何特点：1．粒子速度的偏向角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ(弦切角)的2倍．即φ=α=2θ=ωt2．相对的弦切角(θ)相等，与相邻的弦切角(θ′)互补，即θ＋θ′＝180°Φ(偏向角）ＡvvO′αＢθθθ′运动时间的确定

注意圆周运动中的有关对称规律如：从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出例1(多选)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不计。则(

)A.粒子带负电荷

AD典例精析

例2

如图所示,一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向(磁感应强度为B)并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°。求电子的质量和穿越磁场的时间。解析

过M、N作入射方向和出射方向的垂线,

备用工具&资料例2

如图所示,一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向(磁感应强度为B)并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°。求电子的质量和穿越磁场的时间。例1(多选)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不计。则(

)A.粒子带负电荷

AD典例精析1.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。2.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。3.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法,会推导带电粒子做匀速圆周运动的半径公式和周期公式。学习目标

二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期

粒子所受的洛伦兹力提供了它做匀速圆周运动的向心力。

设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r