1、第一章第一章 安培力与洛伦兹力安培力与洛伦兹力第三节第三节 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第三节|带电粒子在匀强磁场中的运动核心素养点击物理观念通过实验，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场后会做圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关并推导出匀速圆周运动的半径和周期的公式科学思维通过实验，体会理论和实践相结合的研究方法科学探究应用带电粒子在匀强磁场中运动的有关公式分析、解决相关问题科学态度与责任通过理论推导，鼓励学生大胆发言，并综合运动学知识，认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法思维导图新课引入新知初感悟回顾上一课的知识，思考
2、：什么是洛伦兹力？带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？那么，带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习一下带电粒子在匀强磁场中的运动。回忆洛伦兹力的内容小组观察洛伦兹力演示仪，根据洛伦兹力的知识预测电子束的径迹。【演示】 如图所示是洛伦兹力演示仪，电子束由电子枪产生，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能显示电子的径迹。励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两线圈中心的连线平行，电子的速度大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。 在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线，在施加匀强磁场时，电子的径迹变弯成圆形。
3、【思考与分析】 通过观察我们还可以发现，外加磁场越强，电子径迹的半径越小；电子的出射速度越大，电子径迹的半径越大。 那么，如果带电粒子沿着磁感线方向飞入匀强磁场，粒子将做什么运动？ 带电粒子垂直磁感线方向飞入匀强磁场，粒子又将做什么运动？ 洛伦兹力方向与速度方向有什么关系？洛伦兹力做功吗？ 洛伦兹力对带电粒子的运动起到什么作用？ 洛伦兹力的大小改变吗？方向呢？实验结论：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，实验结论：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。（1）平面运动：分析带电粒子的受力情况，用左手定则明确带电粒子的初速度与其
4、所受的洛伦兹力在同一平面内，所以只可能做平面运动。（2）做功情况：洛伦兹力不对运动的带电粒子做功，粒:子运动的速率不变，同时洛伦兹力的大小也不变。（3）向心力来源：根据牛顿第二定律，洛伦兹力使运动的带电粒子产生加速度（向心加速度），故洛伦兹力充当粒子做匀速圆周运动的向心力。由实验我们可以得出：由实验我们可以得出：（1）当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，粒子不受洛伦兹力，此时粒子做匀速直线运动。（2）当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。【结论】受力分析：粒子受到垂直于速度方向、也垂直于磁场方向的洛受力分析：粒子受到垂直于速度方向、也垂直于磁场方向的洛伦兹力
5、的作用。洛伦兹力伦兹力的作用。洛伦兹力F大小一定，方向与大小一定，方向与v垂直，时刻改变，垂直，时刻改变，所以所以F为变力。为变力。运动分析：没有力的作用使粒子离开与磁场方向垂直的平面，运动分析：没有力的作用使粒子离开与磁场方向垂直的平面，也没有垂直磁场方向以外的速度分量使粒子离开与磁场方向垂直也没有垂直磁场方向以外的速度分量使粒子离开与磁场方向垂直的平面，所以粒子的运动轨迹平面与磁场方向垂直。的平面，所以粒子的运动轨迹平面与磁场方向垂直。效果分析：洛伦兹力对运动的带电粒子不做功，所以粒子的动效果分析：洛伦兹力对运动的带电粒子不做功，所以粒子的动能、速率均不变。洛伦兹力只改变粒子速度的方向，不
6、改变粒子能、速率均不变。洛伦兹力只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小，洛伦兹力提供了粒子做匀速圆周运动的向心力。速度的大小，洛伦兹力提供了粒子做匀速圆周运动的向心力。对粒子在磁场中的运动进行分析：对粒子在磁场中的运动进行分析：1、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径，与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系？【思考与分析】2、一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v，带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？由半径公式可知，在匀强磁场中做匀速圆周运由半径公式可知，在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，其圆周运动的半径与粒子的运动速动的带电粒子，其圆周运动的半径与粒子的运动速率成正比。粒子的运动速率越大，圆周运动的半径率成正比。粒子的运动速率越大，圆周运动的半径也越大。也越大。由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与圆周运动的半径和粒子的运动速圆周运动的周期与圆周运动的半径和粒子的运动速率无关。速率无关。总结：总结：课堂练习课堂练习ADDDACAC
