《3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时)（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、洛伦兹力只改变速度的方向; 对运动电荷不做功.,复习：,1、洛伦兹力的大小和方向如何确定？,2、洛伦兹力有什么特点？,F = qvB,+,v,vsin,B,F = qvBsin,F垂直于纸面向外,问题：在洛伦兹力的作用下带电粒子会如何运动呢？,3.6 带电粒子 在匀强磁场中的运动,（第一课时）,1、通过理论分析得出带电粒子垂直射入匀强磁场时会做匀速圆周运动。 2、通过实验观察得出带电粒子垂直射入匀强磁场时会做匀速圆周运动，且圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射的速度的大小有关。并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。 3、能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力
2、、运动的问题，能说出质谱仪的工作原理。,学习目标,磁场中的带电体一般可分为两类：,1、带电粒子：如电子,质子,粒子,正负离子等.这些粒子所受重力比洛仑磁力小得多,除有说明或暗示外，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量).,2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等.除有说明或暗示外,一般都考虑重力.,带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定.,1、VB时，带电粒子做匀速直线运动。,F=qvB,F=0,2、,?,一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）,猜想：,匀速圆周运动。,VB VB,问题1:带电粒子平行射入匀强磁场时做什么运动?,问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场时做什么运动?,（1
3、）垂直射入磁场中，洛伦兹力的方向与速度方向有何关系？,带电粒子垂直射入匀强磁场时做什么运动？,（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？洛伦兹力大小变化吗？,（3）从上面的分析，你认为带电粒子垂直射入匀强磁场时做什么运动？,理论探究,+,理论探究,洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。,由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。,结论：带电粒子垂直射入匀强磁场中，粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。,问题: 推导质量为m,电量为q,速度为v的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动
4、的圆半径r和周期T的表达式?,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,3、运动规律,1)圆半径r,2)周期T,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,3、运动规律,半径r跟速率v成正比.,周期T跟圆半径r和速率v均无关.,洛伦兹力演示仪构造,电 子 枪,励磁线圈,励磁电流选择挡,加速电压选择挡,实验验证,玻 璃 泡,由电子枪发出的电子束可以使玻璃泡内的稀薄气体发出辉光，显示出电子的径迹。,洛伦兹力演示仪工作原理,励磁 线圈,电子枪,加速电压：,在两线圈之间产生沿轴线方向的匀强磁场,改变电子束出射的速度,励磁线圈：,实验验证,探究一：不加磁场时观察电子束的径迹1、预测2、现象,探究二：加磁场(垂直纸面向里)时观
5、察电子束的径迹1、预测2、现象,探究四：B不变，增大U(v)，观察电子束径迹的变化1、预测2、现象,探究三：U(v)不变，增大B，观察电子束径迹的变化1、预测2、现象,实验验证,探究一：不加磁场时观察电子束的径迹1、预测2、现象,探究二：加磁场(垂直纸面向里)时观察电子束的径迹1、预测2、现象,探究四：B不变，增大U(v)，观察电子束径迹的变化1、预测2、现象,探究三：U(v)不变，增大B，观察电子束径迹的变化1、预测2、现象,实验验证,不加磁场时，粒子做匀速直线运动。,磁感应强度不变，粒子射入的速度增大,轨道半径增大,粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径减小,加上垂直速度方向的磁场时，
6、粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,实验现象,2.实验结论,带电粒子垂直射入匀强磁场中，粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。,2v,例 1、在同一匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，半径相同吗？哪个电子先回到原 来的出发点？,两个电子同时回到原来的出发点,运动周期和电子的速率无关,轨道半径与粒子射入的速度成正比,v,X X X X X X X X X X X X,1.水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将（ ）,v,a,b,I,A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小
7、D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小,巩固练习,B,F,不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？ 同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？,通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹,通过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,照相底片,() 在S1、S2间，电场对粒子做功，由动能定理得：,粒子垂直进入磁场，洛伦兹力提供向心力,设计方案：如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上. (1)粒子在S1S间做什么运动?在S2S间做何种运动，在磁场中将做何种运动? (3)若粒子沿一半圆运动
8、打到底片D上， S3距离D多远？,解: (1) 初速度为零的匀加速直线运动；匀速直线运动；匀速圆周运动.,加速电场,加速电场中，,偏转磁场中，,2、基本原理,将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子速度不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类。,1、推导,3、用途：质谱仪是利用粒子圆周运动的半径，测量粒子的质量比荷和分析同位素的仪器。,二、质谱仪带电粒子做匀速圆周运动的应用,世界上第一台质谱分析器磁式质谱仪,现代质谱仪,质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的.,二、质谱仪带电粒子做匀速圆周运动的应用,1)圆半径r：,2)周期T：,课堂小结:带电粒子在匀强磁场中的运动,半径r跟速率v成正比.,周期T跟圆半径r和速率v均无关.,1、带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,2、质谱仪是测量粒子的质量比荷和分析同位素的仪器。,作业与练习:,作业：课本P102问题与练习第2、3题练习：高效导学本节内容,拓展与提升:,若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？,2、氘核和粒子，从静止开始经相同电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周运动.则这两个粒子的(1)动能之比为多少?(2)轨道半径之比为多少?(3)周期之比为多少?,1:2,1:1,1:1,巩固练习,
