公開課-帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)課件

江蘇省興化中學(xué)姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)

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各位專家老師蒞臨指導(dǎo)江蘇省興化中學(xué)2江蘇省興化中學(xué)姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)江蘇省興化中學(xué)帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)3一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2.求半徑:1.向心力由洛侖茲力提供:【知識(shí)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(guān))4.角度關(guān)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(yùn)動(dòng)時(shí)間：一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2.求半徑:1.向心4二、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路已知兩點(diǎn)速度方向已知一點(diǎn)速度方向和另一點(diǎn)位置兩洛倫茲力方向的延長線交點(diǎn)為圓心弦的垂直平分線與一直徑的交點(diǎn)為圓心v1Ov2ABv1ABO找圓心畫軌跡求半徑找圓心畫軌跡找圓心【知識(shí)回顧】二、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路已知兩點(diǎn)速度方向已知一5一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)【新課講授】一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)POMNBvdO+qPOMNBvd+q粒子做半圓運(yùn)動(dòng)后垂直原邊界飛出②-q與磁場邊界成θ角進(jìn)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(jìn)入-q一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)POMNBvdO+qPO7例1.如圖,直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)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(fù)電子在磁場中（）．．300MNBrrO600O’rr600OA.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同C.重新回到邊界時(shí)的速度相同D.重新回到邊界時(shí)與O點(diǎn)的距離相等BCD拓展：它們從磁場中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？+e-e例1.如圖,直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。正、負(fù)電8二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)-qBP+q+qQPQQ圓心在過入射點(diǎn)跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點(diǎn)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(gòu)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(yùn)動(dòng)-qBP+q+qQPQ9例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)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(cè)邊界射出，則該帶電粒子的初速度應(yīng)滿足什么條件？（粒子的重力不計(jì)）L300例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感10L300300解析：當(dāng)入射速率很小時(shí)，粒子會(huì)在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)一段圓弧后又從左邊界射出，速率越大，軌道半徑越大，當(dāng)軌道與右邊界相切時(shí)，粒子恰好不能從右邊界射出，如圖所示粒子恰好射出時(shí)，由幾何知識(shí)得：構(gòu)建模型——“吹氣球模型”L300300解析：當(dāng)入射速率很小時(shí)，粒子會(huì)在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)一段11拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在左邊界上有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個(gè)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(cè)邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計(jì)）L拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)12L構(gòu)建模型：當(dāng)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(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在左邊界上有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個(gè)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(cè)邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計(jì)）OO思考：如果磁場只有右邊界，結(jié)果如何？長度為:2LL構(gòu)建模型：當(dāng)速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.13sbLsaP1P2N構(gòu)建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場只有右邊界，結(jié)果如何？LsbLsaP1P2N構(gòu)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場,從磁場邊緣A點(diǎn)沿半徑方向射人一束速率不同的質(zhì)子，對(duì)這些質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動(dòng)情況的分析中，正確的是()A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的，在磁場中通過的距離越長B.運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，其速率越大C.磁場中偏轉(zhuǎn)角越小的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短D.所有質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等O1O2O3O4速度大的質(zhì)子，半徑越大，偏向角θ越小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短構(gòu)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(qiáng)磁場,從磁場邊緣A點(diǎn)沿16課堂小結(jié)一、帶電粒子在三種有界磁場中的運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)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(jié)一、帶電粒子在三種有界磁場中的運(yùn)動(dòng)二、帶17感謝蒞臨指導(dǎo)感謝蒞臨指導(dǎo)18江蘇省興化中學(xué)姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)

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各位專家老師蒞臨指導(dǎo)江蘇省興化中學(xué)20江蘇省興化中學(xué)姜曉軍帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)江蘇省興化中學(xué)帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)21一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2.求半徑:1.向心力由洛侖茲力提供:【知識(shí)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(guān))4.角度關(guān)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(yùn)動(dòng)時(shí)間：一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2.求半徑:1.向心22二、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路已知兩點(diǎn)速度方向已知一點(diǎn)速度方向和另一點(diǎn)位置兩洛倫茲力方向的延長線交點(diǎn)為圓心弦的垂直平分線與一直徑的交點(diǎn)為圓心v1Ov2ABv1ABO找圓心畫軌跡求半徑找圓心畫軌跡找圓心【知識(shí)回顧】二、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路已知兩點(diǎn)速度方向已知一23一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)三．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)【新課講授】一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)POMNBvdO+qPOMNBvd+q粒子做半圓運(yùn)動(dòng)后垂直原邊界飛出②-q與磁場邊界成θ角進(jìn)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(jìn)入-q一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)POMNBvdO+qPO25例1.如圖,直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)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(fù)電子在磁場中（）．．300MNBrrO600O’rr600OA.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同C.重新回到邊界時(shí)的速度相同D.重新回到邊界時(shí)與O點(diǎn)的距離相等BCD拓展：它們從磁場中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？+e-e例1.如圖,直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。正、負(fù)電26二、帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)-qBP+q+qQPQQ圓心在過入射點(diǎn)跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點(diǎn)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(gòu)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(yùn)動(dòng)-qBP+q+qQPQ27例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)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(cè)邊界射出，則該帶電粒子的初速度應(yīng)滿足什么條件？（粒子的重力不計(jì)）L300例2．如圖所示，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感28L300300解析：當(dāng)入射速率很小時(shí)，粒子會(huì)在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)一段圓弧后又從左邊界射出，速率越大，軌道半徑越大，當(dāng)軌道與右邊界相切時(shí)，粒子恰好不能從右邊界射出，如圖所示粒子恰好射出時(shí)，由幾何知識(shí)得：構(gòu)建模型——“吹氣球模型”L300300解析：當(dāng)入射速率很小時(shí)，粒子會(huì)在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)一段29拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在左邊界上有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個(gè)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(cè)邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計(jì)）L拓展1.如圖，空間存在寬度為L的無限長的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)30L構(gòu)建模型：當(dāng)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(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在左邊界上有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它垂直磁場向磁場內(nèi)各個(gè)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(cè)邊界被粒子打中的區(qū)域的長度。（粒子的重力不計(jì)）OO思考：如果磁場只有右邊界，結(jié)果如何？長度為:2LL構(gòu)建模型：當(dāng)速度大小不變，方向改變——“轉(zhuǎn)氣球模型”拓展.31sbLsaP1P2N構(gòu)建模型——“轉(zhuǎn)氣球模型”思考：如果磁場只有右邊界，結(jié)果如何？LsbLsaP1P2N構(gòu)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場,從磁場邊緣A點(diǎn)沿半徑方向射人一束速率不同的質(zhì)子，對(duì)這些質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動(dòng)情況的分析中，正確的是()A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的，在磁場中通過的距離越長B.運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，其速率越大C.磁場中偏轉(zhuǎn)角越小的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短D.