1.3.1带电粒子在匀强磁场中的运动(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版2019选择性必修第二册）

第一章 安培力与洛伦兹力 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 主讲人：点石成金 CONTENTS 01 带电粒子在匀强磁场中的运动 02 03 目录 随 堂 训 练 带电粒子在匀强磁场中做 圆周运动的半径和周期 2                 V - F洛 01 带电粒子在匀强磁场中的运动 安培力与洛伦兹力 3 1、你对洛伦兹力有哪些了解？ 大小： 方向： 特点： 2、物体在什么情况下做匀速圆周运动？ 3、你还记得下列公式吗？ 合力方向始终垂直于速度方向，大小恒定 F＝qvBsinθ（ θ是v与B间的夹角） 用左手定则判断：F洛⊥B F洛⊥v,即F洛 ⊥Bv组成的平面 只改变v的方向，不改变v的大小 ，对运动电荷永不做功 知识回顾 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 常见粒子的分类 1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 匀速直线运动 1、 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 提出问题 2、垂直于磁场的方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做什么运动？                 v - 猜想与假设 V - F洛                 V - F洛 V - F洛 V - F洛 可能是圆周运动 ！ 7 实验验证 励磁线圈 （亥姆霍兹线圈） 电 子 枪 磁场强弱选择挡 加速电压选择挡 洛伦兹力演示器 作用是改变电子束出射的速度 作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 电子枪 玻璃泡 励磁线圈 励磁线圈(两个) 洛伦兹力演示仪 ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场。 ②加速电场：作用是改变电子束出射的速度 ①电子枪：射出电子 ④玻璃泡:玻璃泡内充有稀薄的气体（低压水银蒸汽），在电子束通过时能够显示电子的径迹。 工作原理:由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹 实验演示 1)不加磁场时观察电子束的径迹 2)给励磁线圈通电,观察电子束的径迹 3)保持初射电子的速度不变,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 无磁场 实验现象 有磁场 实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的轨迹是直线；在管外加上垂直初速度方向的匀强磁场，电子的轨迹变弯曲成圆形。 2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做圆周运动 实验结论: 3、磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大 4、粒子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径减小 1、不加磁场时，带电粒子做匀速直线运动 理论推导 1、垂直射入匀强磁场的带电粒子，它的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒子离开这个平面，所以粒子只能在这个平面内运动。 2、由于洛仑兹力永远垂直于粒子的速度，对粒子不做功。它只改变粒子的运动方向，不改变其速度大小，因此粒子运动时速率不变。 3、由于粒子速度大小不变，所以粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力的大小也不改变，加之洛仑兹力总是与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。所以沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。                 - v F洛 v - F洛 v - F洛 v - F洛                 V - F洛 02 带电粒子在匀强磁场中做 圆周运动的半径和周期 安培力与洛伦兹力 16 垂直于磁场的方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 1、轨道半径 带电粒子只受洛伦兹力，作圆周运动，洛伦兹力提供向心力： 解得： 2、运行周期 （周期跟轨道半径和运动速率均无关） 二、带电粒子的半径和周期 3.理解： （1）由轨道半径的物理表达式 可知，在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，其轨道半径跟运动的速度成正比。 （2）由运动的周期公式 可知，在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，运动的周期跟轨道半径和运动速度均无关，而与比荷q/m成反比。 在粒子物理学的研究中，可以让粒子通过“云室”“气泡室”等装置，