1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第二册同步PPT课件（人教版2019）

第一课时 人教版（2019） 高中物理选择性必修 第二册 第一章：安培力与洛伦兹力 授课老师：带电粒子 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，能解释有关的现象，解决有关实际问题。 教学目标 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有关的过程，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。 核心素养提炼 2.科学思维：通过圆周运动半径、周期公式的推导，体会数学方法在物理中的重要作用。 1.物理观念：观察带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动，体会洛伦兹力对运动的影响。 3.科学态度与责任：通过数学方法解决物理问题的过程，感悟科学推理的重要意义。 一 洛伦兹力的方向 二 洛伦兹力的大小 三 洛伦兹力的特点 四 力和运动的关系 知识回顾 一 洛伦兹力的方向 左手定则 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直； 并且都与手掌在同一个平面内； 让磁感线从掌心垂直进入， 并使四指指向正电荷运动的方向， 这时拇指所指的方向就是运动的正电荷 在磁场中所受洛伦兹力的方向。 负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反 知识回顾 二 洛伦兹力的大小 知识回顾 三 洛伦兹力的特点 1、洛伦兹力始终与带电粒子的速度方向和磁场方向垂直； 2、洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变带电粒子的速度大小； 3、当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力。 知识回顾 知识回顾 四 力和运动的关系 直线运动 匀速直线运动 匀变速 直线运动 曲线运动 平抛运动 匀速圆周运动 合力为零 合力恒定， 与初速度共线 只受重力， 初速度沿水平方向 合力指向圆心， 与速度方向垂直 静止 新课导入 在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果在磁场中发射一束带电粒子，判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向。 F洛=0 F洛=qvB 运动形式： 带电粒子平行射入匀强磁场----匀速直线运动。 带电粒子垂直射入匀强磁场----带电粒子将会做什么运动？ 地磁场 地磁场 极光现象 极光现象 木星北极光 木星北极光 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，这束粒子在匀强磁场中的运动轨迹会是什么样的呢？ F F 匀速圆周运动的动力学规律：合力提供向心力 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 万有引力提供向心力 F 例如：行星绕太阳做匀速圆周运动 行星受的万有引力 行星的向心加速度 v . M r m 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径 匀速圆周运动 带电粒子受到洛伦兹力 洛伦兹力提供向心力 圆周运动的半径 规律： 1.当电子束出射速度不变，磁感应强度变大时，这个圆的半径变小； 2.当磁感应强度不变，电子束出射速度变大时，这个圆的半径变大。 一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径 匀速圆周运动 二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期 方法一： 根据匀速圆周运动规律 将 代入，可得 你能根据以前所学的知识，推导一下带电粒子在匀强磁场做圆周运动的周期规律吗？ 方法二： 根据向心力与周期关系 又由 得 由此看出周期由磁场和粒子的荷质比决定，而与粒子的速度和轨道半径无关。 二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期 想一想 带电粒子如何获得初速度？ 炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加一电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。已知电子的质量 ，电子的电荷量为 。 由动能定理， 三、观察带电粒子在磁场中的运动轨迹 洛伦兹力演示仪 励磁线圈 电子枪 玻璃泡 加速极电压 选择档 励磁电流 选择档 三、观察带电粒子在磁场中的运动轨迹 实验验证 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 1、若不加磁场，电子做什么运动？ v 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 不加磁场，电子束的径迹是一条直线 加磁场，电子束的径迹是为圆 电子束的在磁场中匀速圆周运动半径和周期什么规律？ 四、观察电子在磁场中的运动轨迹 v 电子的运动轨迹是什