Sachverhalt: A. Gegen A._ läuft im Kanton Zürich ein Strafverfahren wegen Mordes. Am 11. Dezember 2013 stellte das Bezirksgericht Affoltern in einem Teilurteil fest, A._ habe die ihm vorgeworfene Handlung vom 7. Januar 2009 begangen. Im Übrigen ist das Verfahren noch offen. Am 14. April 2014 reichte die Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich eine Nachtragsanklage gegen A._ wegen Gefährdung des Lebens, Nötigung und Widerhandlung gegen das Waffengesetz ein. Auf Antrag der Staatsanwaltschaft vereinigte das Bezirksgericht dieses Verfahren am 30. September 2014 mit demjenigen der Mordanklage. B. A._ stellte für die Behandlung der Nachtragsanklage am 6. Oktober 2014 ein Ausstandsgesuch gegen die bereits am Teilurteil vom 11. Dezember 2013 beteiligten Richter, nämlich Gerichtspräsident Peter Frey, Bezirksrichterin Marina Schellenberg und Ersatzrichter Tobias Walthert. Mit Beschluss vom 6. Februar 2015 wies das Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, dieses Ausstandsgesuch ab. C. Mit Beschwerde in Strafsachen vom 13. März 2015 an das Bundesgericht beantragt A._, den Beschluss des Obergerichts aufzuheben und dieses anzuweisen, die Befangenheit von Peter Frey, Marina Schellenberg und Tobias Walthert zur Beurteilung der Nachtragsanklage vom 14. April 2014 festzustellen. Überdies ersucht A._ um Erteilung der aufschiebenden Wirkung sowie der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung. Zur Begründung wird im Wesentlichen geltend gemacht, mit dem Teilurteil vom 11. Dezember 2013 hätten die daran beteiligten Richter die Tathandlung in der Mordanklage bereits A._ zugeschrieben, weshalb sie bei der Beurteilung der ihm mit der Nachtragsanklage vorgeworfenen Nachfolgetat nicht mehr unvoreingenommen seien, was insbesondere für die Aussagen der Hauptzeugin gelte, die auch das Opfer der angeklagten Nachfolgetat sei. Das Obergericht verzichtete auf eine Stellungnahme. Peter Frey, Marina Schellenberg und Tobias Walthert sowie das Bezirksgericht Affoltern liessen sich innert Frist nicht vernehmen.