公開課-帶電粒子在有界磁場中的運動課件

江蘇省興化中學姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運動

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各位專家老師蒞臨指導江蘇省興化中學2江蘇省興化中學姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運動江蘇省興化中學帶電粒子在有界磁場中的運動3一、帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的特點2.求半徑:1.向心力由洛侖茲力提供:【知識回顧】(v越大，r越大)3.求周期:(洛倫茲力不做功)(周期T與速率、半徑均無關)4.角度關系:vθvOAB(偏向角)O′偏轉(zhuǎn)角等于圓心角等于2倍的弦切角5.求運動時間：一、帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的特點2.求半徑:1.向心4二、帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路已知兩點速度方向已知一點速度方向和另一點位置兩洛倫茲力方向的延長線交點為圓心弦的垂直平分線與一直徑的交點為圓心v1Ov2ABv1ABO找圓心畫軌跡求半徑找圓心畫軌跡找圓心【知識回顧】二、帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路已知兩點速度方向已知一5一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動【新課講授】一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動二．帶電粒子在平行直線邊6一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動POMNBvdO+qPOMNBvd+q粒子做半圓運動后垂直原邊界飛出②-q與磁場邊界成θ角進入O2θθMNBθ粒子仍以與磁場邊界夾角θ飛出①+q垂直磁場邊界進入-q一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動POMNBvdO+qPO7例1.如圖,直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場。正、負電子同時從同一點O,以與MN成30O角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m,電荷為e），則正負電子在磁場中（）．．300MNBrrO600O’rr600OA.運動時間相同B.運動軌跡的半徑相同C.重新回到邊界時的速度相同D.重新回到邊界時與O點的距離相等BCD拓展：它們從磁場中射出時相距多遠？射出的時間差是多少？+e-e例1.如圖,直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場。正、負電8二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動-qBP+q+qQPQQ圓心在過入射點跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點跟邊界垂直的直線上圓心在磁場原邊界上量變積累到一定程度發(fā)生質(zhì)變，出現(xiàn)臨界狀態(tài)．構建模型：速度方向不變，大小改變——“吹氣球模型”二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動-qBP+q+qQPQ9例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，一個帶電粒子質(zhì)量為m，電量為+q，沿與磁場左邊界成30°角垂直射入磁場，若該帶電粒子能從磁場右側邊界射出，則該帶電粒子的初速度應滿足什么條件？（粒子的重力不計）L300例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感10L300300解析：當入射速率很小時，粒子會在磁場中轉(zhuǎn)動一段圓弧后又從左邊界射出，速率越大，軌道半徑越大，當軌道與右邊界相切時，粒子恰好不能從右邊界射出，如圖所示粒子恰好射出時，由幾何知識得：構建模型——“吹氣球模型”L300300解析：當入射速率很小時，粒子會在磁場中轉(zhuǎn)動一段11拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，在左邊界上有一個點狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量均為m，電量均為+q的粒子，粒子的速度大小均為v0，且滿足，求右側邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計）L拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應12L構建模型：當速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，在左邊界上有一個點狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量均為m，電量均為+q的粒子，粒子的速度大小均為v0，且滿足，求右側邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計）OO思考：如果磁場只有右邊界，結果如何？長度為:2LL構建模型：當速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.13sbLsaP1P2N構建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場只有右邊界，結果如何？LsbLsaP1P2N構建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場14三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動B?θθO’O帶電粒子沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域內(nèi)，必從半徑方向射出——徑入徑出+q三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動B?θθO’O帶電粒子沿半15例3．在圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,從磁場邊緣A點沿半徑方向射人一束速率不同的質(zhì)子，對這些質(zhì)子在磁場中的運動情況的分析中，正確的是()A.運動時間越長的，在磁場中通過的距離越長B.運動時間越短的，其速率越大C.磁場中偏轉(zhuǎn)角越小的，運動時間越短D.所有質(zhì)子在磁場中的運動時間都相等O1O2O3O4速度大的質(zhì)子，半徑越大，偏向角θ越小，運動時間越短構建模型——“吹氣球模型”BC例3．在圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,從磁場邊緣A點沿16課堂小結一、帶電粒子在三種有界磁場中的運動二、帶電粒子在有界磁場中運動的臨界、極值問題（2）兩種模型：（1）解題思路：吹氣球模型轉(zhuǎn)氣球模型求半徑畫軌跡找圓心課堂小結一、帶電粒子在三種有界磁場中的運動二、帶17感謝蒞臨指導感謝蒞臨指導18江蘇省興化中學姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運動

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各位專家老師蒞臨指導江蘇省興化中學20江蘇省興化中學姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運動江蘇省興化中學帶電粒子在有界磁場中的運動21一、帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的特點2.求半徑:1.向心力由洛侖茲力提供:【知識回顧】(v越大，r越大)3.求周期:(洛倫茲力不做功)(周期T與速率、半徑均無關)4.角度關系:vθvOAB(偏向角)O′偏轉(zhuǎn)角等于圓心角等于2倍的弦切角5.求運動時間：一、帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的特點2.求半徑:1.向心22二、帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路已知兩點速度方向已知一點速度方向和另一點位置兩洛倫茲力方向的延長線交點為圓心弦的垂直平分線與一直徑的交點為圓心v1Ov2ABv1ABO找圓心畫軌跡求半徑找圓心畫軌跡找圓心【知識回顧】二、帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路已知兩點速度方向已知一23一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動【新課講授】一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動二．帶電粒子在平行直線邊24一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動POMNBvdO+qPOMNBvd+q粒子做半圓運動后垂直原邊界飛出②-q與磁場邊界成θ角進入O2θθMNBθ粒子仍以與磁場邊界夾角θ飛出①+q垂直磁場邊界進入-q一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動POMNBvdO+qPO25例1.如圖,直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場。正、負電子同時從同一點O,以與MN成30O角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m,電荷為e），則正負電子在磁場中（）．．300MNBrrO600O’rr600OA.運動時間相同B.運動軌跡的半徑相同C.重新回到邊界時的速度相同D.重新回到邊界時與O點的距離相等BCD拓展：它們從磁場中射出時相距多遠？射出的時間差是多少？+e-e例1.如圖,直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場。正、負電26二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動-qBP+q+qQPQQ圓心在過入射點跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點跟邊界垂直的直線上圓心在磁場原邊界上量變積累到一定程度發(fā)生質(zhì)變，出現(xiàn)臨界狀態(tài)．構建模型：速度方向不變，大小改變——“吹氣球模型”二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動-qBP+q+qQPQ27例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，一個帶電粒子質(zhì)量為m，電量為+q，沿與磁場左邊界成30°角垂直射入磁場，若該帶電粒子能從磁場右側邊界射出，則該帶電粒子的初速度應滿足什么條件？（粒子的重力不計）L300例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感28L300300解析：當入射速率很小時，粒子會在磁場中轉(zhuǎn)動一段圓弧后又從左邊界射出，速率越大，軌道半徑越大，當軌道與右邊界相切時，粒子恰好不能從右邊界射出，如圖所示粒子恰好射出時，由幾何知識得：構建模型——“吹氣球模型”L300300解析：當入射速率很小時，粒子會在磁場中轉(zhuǎn)動一段29拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，在左邊界上有一個點狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量均為m，電量均為+q的粒子，粒子的速度大小均為v0，且滿足，求右側邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計）L拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應30L構建模型：當速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，在左邊界上有一個點狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量均為m，電量均為+q的粒子，粒子的速度大小均為v0，且滿足，求右側邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計）OO思考：如果磁場只有右邊界，結果如何？長度為:2LL構建模型：當速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.31sbLsaP1P2N構建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場只有右邊界，結果如何？LsbLsaP1P2N構建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場32三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動B?θθO’O帶電粒子沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域內(nèi)，必從半徑方向射出——徑入徑出+q三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動B?θθO’O帶電粒子沿半33例3．在圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,從磁場邊緣A點沿半徑方向射人一束速率不同的質(zhì)子，對這些質(zhì)子在磁場中的運動情況的分析中，正確的是()A.運動時間越長的，在磁場中通過的距離越長B.運動時間越短的，其速率越大C.磁場中偏轉(zhuǎn)角越小的，運動時間越短D.