1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 三河市第二中学 Teaching Analysis 教学分析 做匀速圆周运动的物体其受力具有什么特点？ 复习提高 Teaching Analysis 教学分析 在现代科学技术中，常常要研究带电粒子（不计重力）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？ 新课引入 Teaching Analysis 教学分析 3 洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。由于粒子速度的大小不变，粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的大小也不改变，洛伦兹力对粒子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。 新课引入 Teaching Analysis 教学分析 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？ 新课教学 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 同一粒子的轨道半径与其速度v成正比；与磁场的磁感应强度B成反比。 Teaching Analysis 教学分析 亥姆霍兹线圈 电子枪 磁场强弱选择挡 加速电压选择挡 洛伦兹力演示仪 Teaching Analysis 教学分析 Teaching Analysis 教学分析 拓展 若电子的速度方向不垂直于磁场，试分析其轨迹 以速度v1做匀速直线运动 以速度v2做匀速圆周运动 轨迹为：等距螺旋线 Teaching Analysis 教学分析 Teaching Analysis 教学分析 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 则： 由圆周运动的周期 得： 得： 同一磁场中，粒子的运动周期跟轨道半径和运动速度均无关，而与比荷q/m成反比。 垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期可能与哪些因素有关？ Teaching Analysis 教学分析 一、带电粒子匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期 圆周运动的半径： 得 由 圆周运动的周期： 由 及 得 规律总结 Teaching Analysis 教学分析 Teaching Analysis 教学分析 二、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路 找圆心 画轨迹 定半径 求时间 Teaching Analysis 教学分析 v v O v O θ1 α α α θ2 v θ1 θ2 F洛 F洛 α 1、已知带电粒子的两个速度方向： 2、已知入射方向和出射点的位置： 以“负电荷”为例 A B A B 负电荷从A运动到B的时间是多少？ 找圆心的两种方法 Teaching Analysis 教学分析 14 解：（1）带点粒子在磁场中运动轨迹如图所示： 由几何关系得 由牛顿第二定律得 由以上两式联立解得 由几何关系得 射出点S的坐标为（ ） 例1：如图，一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。（1）求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。（2）求带电粒子在第一象限的运动时间 x 0 B a y v Teaching Analysis 教学分析 例2：如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向如图，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xoy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的比荷q/m及粒子在磁场中的运动时间。 y o p θ v θ θ v Teaching Analysis 教学分析 y x O P θ v θ θ v θ θ A 解：设粒子进入磁场做圆周运动的半径为r,运动轨迹如图所示。 由几何关系可知： 综上可得： 例2：如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向如图，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xoy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的比荷q/m及粒子在磁场中的运动时间。 Teaching Analysis 教学分析 17 1、找圆心：方法 2、定半径： 3、确定运动时间： 注意：θ用弧度表示 几何法求半径 向心力公式求半径 利用v⊥R 利用弦的中垂线 归纳总结 Teaching Analysis 教学分析 课堂小结： （一）、带电粒子在匀强磁场中的运动规律 垂直入射磁场的带电粒子做匀速圆周运动 F洛=F向 （二）、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路 定圆心，画圆弧，求半径, 求时间。 Teaching Analysis 教学分析 【答