【课件】带电粒子在匀强磁场中的运动+课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册.pptx
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1、第一章第一章 安培力与洛伦兹力安培力与洛伦兹力3.3.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 在现代科学技术中,常常要研究带电在现代科学技术中,常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂粒子在磁场中的运动。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,你猜想的粒子在匀强磁场中的运动径迹,你猜想的依据是什么?依据是什么?1.1.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。2.2.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应
2、用。1.1.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,并应用速圆周运动,能推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式,并应用分析能解释有关的现象,解决有关实际问题。分析能解释有关的现象,解决有关实际问题。(物理观念)(物理观念)2.2.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
3、必须经过实验检验。理论必须经过实验检验。(科学探究)(科学探究)3.3.知道洛伦兹力作用带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。能知道洛伦兹力作用带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。能用洛伦兹力分析带电粒子在磁场中的圆周运动。用洛伦兹力分析带电粒子在磁场中的圆周运动。(科学思维)(科学思维)体会课堂探究的乐趣,体会课堂探究的乐趣,汲取新知识的营养,汲取新知识的营养,让我们一起让我们一起 吧!吧!进进走走课课堂堂【理论探究理论探究】问题问题1 1:判断下图中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。带:判断下图中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。带电粒子将做什么运动?电粒子将做什么运动?匀速直线运动
4、匀速直线运动F=qvBF=qvBF=0F=0【探究一:带电粒子在匀强磁场中的运动探究一:带电粒子在匀强磁场中的运动】猜想:匀速圆周运动猜想:匀速圆周运动V V-F洛洛 V V-F洛洛V V-F洛洛V V-F洛洛洛伦兹力只起向心力的作用,所以只洛伦兹力只起向心力的作用,所以只在洛仑兹力的作用下,带电粒子将作在洛仑兹力的作用下,带电粒子将作匀速圆周运动。匀速圆周运动。推理验证推理验证洛伦兹力对带电粒子不做功,使得粒子速度的大小不变,所以洛伦兹力大洛伦兹力对带电粒子不做功,使得粒子速度的大小不变,所以洛伦兹力大小也不改变;而且洛伦兹力总与速度方向垂直,正好起到了向心力的作用。小也不改变;而且洛伦兹力
5、总与速度方向垂直,正好起到了向心力的作用。问题问题2 2:一带电量为:一带电量为q q质量为质量为m m速度为速度为v v的带电粒子的带电粒子,垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B B的的匀强磁场中,试推导其做圆周运动的半径和周期分别是多大?匀强磁场中,试推导其做圆周运动的半径和周期分别是多大?说明说明:(1)(1)轨道半径与粒子的运动速率成正比。轨道半径与粒子的运动速率成正比。(2)(2)周期与圆半径及运动速率均无关。周期与圆半径及运动速率均无关。亥姆霍亥姆霍兹线圈兹线圈电电 子子枪枪磁场强弱磁场强弱选择挡选择挡(1)洛伦兹力演示仪加速电压选择挡励磁线圈(亥姆霍兹线圈):能在两励磁线圈
6、(亥姆霍兹线圈):能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场。匀强磁场。加速电场:改变电子束射出的速度。加速电场:改变电子束射出的速度。电子枪:射出电子。电子枪:射出电子。【实验验证】(2 2)实验演示)实验演示不加磁场时观察电子束的径迹。不加磁场时观察电子束的径迹。给励磁线圈通电,观察电子束的径迹。给励磁线圈通电,观察电子束的径迹。保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化。观察电子束径迹的变化。保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,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
7、。观察电子束径迹的变化。(3 3)实验结论)实验结论沿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。沿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。磁感应强度不变,粒子射入的速度增大,轨道半径也增大。磁感应强度不变,粒子射入的速度增大,轨道半径也增大。粒子射入速度不变,磁感应强度增大,轨道半径减小。粒子射入速度不变,磁感应强度增大,轨道半径减小。【探究归纳探究归纳】格雷塞尔气泡室显示的带电粒子格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹在匀强磁场中的运动径迹有的粒子运动过程中能量降低,速度减小,径迹就呈螺旋形。有的粒子运动过程中能量降低,速度减小,径迹
8、就呈螺旋形。【例例1 1】一个质量为一个质量为 1.6710 1.6710-27-27 kg kg、电荷量为、电荷量为 1.610 1.610-19-19 C C 的带电粒的带电粒子,以子,以 510 5105 5m/s m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 0.2 T T 的匀强磁场。求:的匀强磁场。求:(1 1)粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比;)粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比;(2 2)粒子在磁场中运动的轨道半径;)粒子在磁场中运动的轨道半径;(3 3)粒子做匀速圆周运动的周期。)粒子做匀速圆周运动的周期。提示:依据所
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