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【摘要】:1.复习圆周运动的概念、特点;2.洛伦兹力、洛伦兹力的方向;3.带电粒子在匀强磁场当中的偏转
【关键词】:圆周运动 带电粒子 洛伦兹力
知识回顾
一、圆周运动
(1)圆周运动:物体的运动轨道是圆的运动
(2)匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在任意相等的 时间 内通过的 弧长 相等,这种运动叫做匀速圆周运动.
(3)匀速圆周运动的“匀速”指的是 速率 不变.
二、描述圆周运动的物理量
(1)线速度
①定义:质点做匀速圆周运动通过的弧长和所用时间的比值叫线速度.
②大小: 单位:m/s.
③线速度是矢量.质点在圆周上某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.
(2)角速度
①定义:质点做匀速圆周运动的圆心角和所用时间的比值叫角速度.
②大小:单位:rad/s.
(3)周期T和频率f
①定义:做圆周运动的物体运动一周所用的 _____ 叫做周期,用T表示,单位:s.
②频率:做圆周运动的物体在单位时间内转过的圈数叫做频率,用f表示,单位Hz,
(4)几者的关系式
线速度与周期___________ ;角速度与周期___________ ;线速度与角速度___________周期与频率___________
三、洛伦兹力
(1)洛伦兹力:磁场对___________的作用力叫洛伦兹力.
(2)洛伦兹力的大小
①v∥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=0°或180°)
②v⊥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=90°)
③v=0时,洛伦兹力F洛=__________.
(3)洛伦兹力的方向
①判定方法
左手定则:掌心——磁感线垂直穿入掌心;
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;
大拇指——指向洛倫兹力的方向.
②方向特点:F洛⊥B,F洛⊥v,即F垂直于B和v决定的________(注意:洛伦兹力不做功).
四、带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动.
(2)若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
带电粒子以速度垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中, 做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。
五、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的基本方法
关键是:1.画出运动轨迹;2.确定圆心和半径;3.利用洛伦兹力提供向心力列式.
(1)圆心的确定
(2)半径的确定
可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小.
(3)运动时间的确定
粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时,其运动时间表示为:t=____________(或t=____________).
六、带电粒子在有界磁场中运动的常见情形
①直线边界(进出磁场具有对称性,如图(a)、(b)、(c)所示)
②圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)
总结:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力。找圆心,定半径,画轨迹是解决这一类问题常见的考查方式。解决这类问题我们要结合圆的相关几何知识,巧妙的处理。同时还要注意在有界磁场区域的临界情况。找临界点和切点是解决问题的一般方法。
【参考文献】:
【1】杨春芳,唐虎峰.分层递进解决有界磁场中的轨迹问题[J].物理教师,2016,37(03):91-93.
【2】赵大珠.创设问题情境 激发探究欲望——“带电粒子在匀强磁场中的运动”教学设计[J].丽水学院学报,2009,31(02):98-103.
【3】李莲兰.应用矢量的分解与合成解决带电粒子在电场中的运动[J].高等函授学报(哲学社会科学版),2005(S1):150-152.
作者简介:刘亚勋(1989—),男,汉族,籍贯:陕西省汉中市人,学历:本科,工作单位:简阳市三星中学
【关键词】:圆周运动 带电粒子 洛伦兹力
知识回顾
一、圆周运动
(1)圆周运动:物体的运动轨道是圆的运动
(2)匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在任意相等的 时间 内通过的 弧长 相等,这种运动叫做匀速圆周运动.
(3)匀速圆周运动的“匀速”指的是 速率 不变.
二、描述圆周运动的物理量
(1)线速度
①定义:质点做匀速圆周运动通过的弧长和所用时间的比值叫线速度.
②大小: 单位:m/s.
③线速度是矢量.质点在圆周上某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.
(2)角速度
①定义:质点做匀速圆周运动的圆心角和所用时间的比值叫角速度.
②大小:单位:rad/s.
(3)周期T和频率f
①定义:做圆周运动的物体运动一周所用的 _____ 叫做周期,用T表示,单位:s.
②频率:做圆周运动的物体在单位时间内转过的圈数叫做频率,用f表示,单位Hz,
(4)几者的关系式
线速度与周期___________ ;角速度与周期___________ ;线速度与角速度___________周期与频率___________
三、洛伦兹力
(1)洛伦兹力:磁场对___________的作用力叫洛伦兹力.
(2)洛伦兹力的大小
①v∥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=0°或180°)
②v⊥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=90°)
③v=0时,洛伦兹力F洛=__________.
(3)洛伦兹力的方向
①判定方法
左手定则:掌心——磁感线垂直穿入掌心;
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;
大拇指——指向洛倫兹力的方向.
②方向特点:F洛⊥B,F洛⊥v,即F垂直于B和v决定的________(注意:洛伦兹力不做功).
四、带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动.
(2)若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
带电粒子以速度垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中, 做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。
五、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的基本方法
关键是:1.画出运动轨迹;2.确定圆心和半径;3.利用洛伦兹力提供向心力列式.
(1)圆心的确定
(2)半径的确定
可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小.
(3)运动时间的确定
粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时,其运动时间表示为:t=____________(或t=____________).
六、带电粒子在有界磁场中运动的常见情形
①直线边界(进出磁场具有对称性,如图(a)、(b)、(c)所示)
②圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)
总结:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力。找圆心,定半径,画轨迹是解决这一类问题常见的考查方式。解决这类问题我们要结合圆的相关几何知识,巧妙的处理。同时还要注意在有界磁场区域的临界情况。找临界点和切点是解决问题的一般方法。
【参考文献】:
【1】杨春芳,唐虎峰.分层递进解决有界磁场中的轨迹问题[J].物理教师,2016,37(03):91-93.
【2】赵大珠.创设问题情境 激发探究欲望——“带电粒子在匀强磁场中的运动”教学设计[J].丽水学院学报,2009,31(02):98-103.
【3】李莲兰.应用矢量的分解与合成解决带电粒子在电场中的运动[J].高等函授学报(哲学社会科学版),2005(S1):150-152.
作者简介:刘亚勋(1989—),男,汉族,籍贯:陕西省汉中市人,学历:本科,工作单位:简阳市三星中学