物理选择性必修 第二册带电粒子在匀强磁场中的运动课前预习课件ppt

这是一份物理选择性必修 第二册带电粒子在匀强磁场中的运动课前预习课件ppt，共26页。PPT课件主要包含了学习目标，知识回顾，新课讲解，课堂练习，本课小结，不加磁场，加磁场，画轨迹，找联系，用规律等内容，欢迎下载使用。
1、理解洛伦兹力对粒子不做功，带电粒子初速度方向与磁感应强度方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们和哪些因素有关；3、能够解答带电粒子在匀强磁场中运动相关问题。
磁感线——垂直穿入手心
大拇指——所受洛伦兹力的方向
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
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。
如果向磁场里发射一束带电粒子（不计重力），这束粒子在匀强磁场中的运动轨迹会是什么样的呢？
一、实验：观察带电粒子的运动径迹
如图是洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束。玻璃泡内冲有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场。
实验现象：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。
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
v ⊥ B，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，由于洛伦兹力提供向心力，所以带电粒子做匀速圆周运动。
1.带电粒子平行射入匀强磁场
v//B，F洛=0，粒子做匀速直线运动。
2.带电粒子的速度垂直于磁场的方向进入磁场
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期
因带电粒子只受洛伦兹力下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：
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。
电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供
从这个结果看出，带电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。
从这个结果看出，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速度无关。
三、带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动情况分析
研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题，应按照“一找圆心，二求半径，三求周期或时间”的基本思路分析。
情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向，如何确定带电粒子运动轨迹圆心？
【思路点拨】作入射速度出射速度的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。
情景二：如图，若已知入射点P及速度方向、出射点M的位置，如何确定带电粒子运动轨迹圆心？
【思路点拨】做入射速度垂线，再连接PM，并做PM的中垂线，两条线的交点就是圆弧轨道的圆心。
情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向，且已知粒子到M点后速度偏转角为θ，磁场宽度为L,则带电粒子在磁场中运动轨迹半径为多少？
根据直角三角形的三边关系可以知道：
情景二：如图，若粒子在P点垂直于磁场左边界入射，且从M点飞出，若已知M点距P点粒子入射线方向上的Q点距离为H，磁场宽度为L,则带电粒子在磁场中运动轨迹半径为多少？
粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间为多少？
利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等计算出圆心角的大小，由公式可求出运动时间。
拓展 带电粒子在有界磁场中的运动轨迹特点
(1)直线边界:进出磁场具有对称性v
(2)平行边界:存在临界条件
画出轨迹，并确定圆心，利用几何方法求半径
轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系
牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期用规律公式，半径公式。
例题1一个质量为 、电荷量为 的带电粒子，以 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。求：（1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径；（3）粒子做匀速圆周运动的周期。
解：（1）粒子所受重力
可见，带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略
（2）带电粒子所受的洛伦兹力为
洛伦兹力提供向心力，因此
由此得到粒子在磁场中运动的轨道半径
（3）粒子做匀速圆周运动的周期
例题3.已知氚核的质量约为质子质量的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；α粒子即氦原子核，质量约为质子质量的4倍，带正电荷，电荷量为e的2倍。现在质子、氚核和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求下列情况中它们运动的半径之比和周期之比：（1）它们的速度大小相等；（2）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。
解：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
（1）它们的速度大小相等时
1.课后拓展2.教学助手推送的同步练习1