5.3 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 课件 2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第二册

5.3带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 学习目标 1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，能推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式，能解释有观点现象，解决有关实际问题。 2.经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动以及其运动半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小的有关过程，体会物理理论必须经过实验检验。 3.知道洛伦兹力作用下带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关，能够联想其可能的应用。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。 引入 1.安培力与洛伦兹力 2.洛伦兹力   安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观描述   方向：用左手定则           猜想：带电例子在磁场中的运动径迹是怎样的？ 1、当V平行于B进入磁场： 2、当V垂直于B进入磁场： 带电离子参数q、v、m，磁场磁感应强度B 匀速直线运动 一、带电粒子在匀强磁场中的运动       重力不计，电荷在磁场中只受洛伦兹力       洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直， 说明洛伦兹力对电荷不做功， 则电荷的速度大小不变， 根据以上，得知：电荷做匀速圆周运动 洛伦兹力大小不变，     且洛伦兹力提供向心力。 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 二、求半径 r=d/sinθ 1、几何关系求： r 三角函数或勾股定理 A B C L 2、公式法： 已知d、θ 已知d、L 已知m、v、q、B V V V V 弦切角等于圆心角的一半 速度偏转角等于圆心角 θ θ θ θ 速度偏转角 α α θ = 2α 三、算圆心角求运动时间 弦切角α AB 弦与切线的夹角 ( 弦切角 θ ) Ａ v v O’ α Ｂ θ θ α （θ用弧度表示，单位：弧度） （θ用角度表示，单位：度） 粒子在磁场中运动一周的时间为 T，当粒子运动圆弧所对应的圆心角为 θ时，其运动时间为： 可见，粒子转过的圆心角越大， 所用时间越长。 解决带电粒子(不计重力)在 磁场中做圆周 运动问题的一般方法步骤： 2、定圆心（画轨迹） 3、求半径 ①物理方法：两洛伦兹力延长线的交点为圆心 ②几何方法：两条与速度方向垂直的直线的交点；弦的垂直平分线与一直径的交点 ②几何方法：利用三角函数、勾股定理圆的知识求 ①物理方法：由 得 1、确定入射点和射出点 3、算圆心角求在磁场运动时间 ①圆心角θ等于运动速度的偏向角θ ②圆心角θ等于弦切角α的二倍 或 圆心角的大小决定粒子在磁场运动的时间 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 2、电子以垂直于磁场方向的速度射入，做什么运动？ v 电子的运动轨迹是什么样的？ F B 加垂直于线圈平面向里磁场，电子初速度向左，与磁场方向垂直进入匀强磁场。 电子的运动轨迹为圆 13 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 3、仅改变磁感应强度的大小，电子运动有什么变化？ B v 顺时针旋转励磁电流旋钮，励磁电流逐渐增大，匀强磁场磁感应强度逐渐增大 电子运动轨迹的半径 逐渐减小 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 4、仅改变电子初速度的大小，电子运动有什么变化？ B v $