【原】《带电粒子在匀强磁场里的运动》

书接上回：上一节学习了磁场对带电粒子的作用力。最后提到了一个应用，显像管的显像就是利用磁场对带电粒子的偏转来实现的，只是这个磁场是特殊的匀强磁场。本节就来学习带电粒子在匀强磁场中的运动。

推理与实验相结合，新力与旧规律同应用。

一.知识储备

1. 匀强磁场的特点：磁感应强度大小、方向处处相同。
   

2. 磁场对带电粒子的作用力特点。方向：洛伦兹力与磁场和带电粒子速度方向都垂直。

3. 洛伦兹力对带电粒子是否做功？
   

二.带电粒子在匀强磁场中的运动

1. 磁场方向与带电粒子速度方向平行时。

   忽略其它力的前提下，磁场对带电粒子的运动无影响。粒子做匀速直线运动。

   用洛伦兹力演示仪演示现象，验证推理。

2. 磁场方向与带电粒子的速度方向垂直

a.分析带电粒子所受洛伦兹力方向与粒子速度方向的关系；

b.洛伦兹力特点：大小不变，

c.分析粒子在洛伦兹力作用下的运动。洛伦兹力的方向与带电粒子的速度方向始终垂直，不计粒子所受其他力的情况下，洛伦兹力的大小不变。带电粒子做匀速圆周运动。

实验演示现象，验证推理。

证实带电粒子做匀速圆周运动后，能否求出带电粒子做匀速圆周运动的运动参量呢？牛顿第二定律及圆周运动的规律。

    3.磁场方向与带电粒子速度方向既不垂直也不平行时。

先看演示实验，再分析形成如此轨迹的原因。

轨迹是螺旋线。

运用运动的合成与分解知识去处理：带电粒子的速度方向可分解为两个方向，一个与磁场平行，一个与磁场垂直。

v1做匀速圆周运动，v2做匀速直线运动，带电粒在空间内做螺旋线运动，轨迹类似于螺纹。根据运动学规律，可以计算其螺距，螺纹半径。

            

三.解释上节显像管中带电粒子的偏转

1. 构造模型：圆形有界匀强磁场

   

2. 找磁场圆、偏转圆半径之间的关系、找偏转角与带电粒子的速度、比荷、磁感应强度的关系。

   数学中的几何、物理中的牛顿第二定律，又要走在一起打天下。这也是学习这一部分知识的主要方法。

四.其他类型的有界磁场、和重力场、电场结合的有界磁场。

在这些多场并存的情况下，分析粒子的运动情况，就是几何知识和物理知识的综合应用。

总结：从磁场方向与带电粒子的速度方向之间的夹角关系来分析受力，进一步推断运动。忽略其他力的前提下：两者方向平行时，粒子做匀速直线运动；两者方向垂直时，粒子做匀速圆周运动；两者方向既不垂直也不平行时，分解速度，各自行动，变成了同时参与匀速直线和匀速圆周运动的立体综合运动。

学习启示：高中物理可以定量计算的问题，通常都是特殊问题，从匀变速直线、曲线运动，到匀速圆周运动，莫不如此。