《人教版物理選修3-1第三章第五節(jié)《運(yùn)動電荷在磁場中受到的力》課件（共22張PPT）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版物理選修3-1第三章第五節(jié)《運(yùn)動電荷在磁場中受到的力》課件（共22張PPT）（46頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、【教學(xué)目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】1知識與技能：知識與技能：知道什么是洛倫茲力，會知道什么是洛倫茲力，會判斷洛倫茲力的方向；判斷洛倫茲力的方向；知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程；過程；會利用本節(jié)課學(xué)的知識簡會利用本節(jié)課學(xué)的知識簡單解釋電視顯像管的工作原理。單解釋電視顯像管的工作原理。復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧方向方向:IB3 0IB安培力安培力: :1、通電導(dǎo)線在磁場中受到的力、通電導(dǎo)線在磁場中受到的力大小大小:sinILBF FF左手定則左手定則2、通電導(dǎo)線中的通電導(dǎo)線中的電流是怎樣形成的呢電流是怎樣形成的呢?它的微觀表達(dá)式是什么？（式中各量意它的微觀表達(dá)式是什么？（式中各量意義）義）電荷的定向移
2、動形成的電荷的定向移動形成的nqvSI n單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù).q每個自由電荷的電荷每個自由電荷的電荷. v自由電荷定向移動的速率自由電荷定向移動的速率. S橫截面積橫截面積. 一、一、探究探究運(yùn)動電荷在磁場中是否受到力的作用運(yùn)動電荷在磁場中是否受到力的作用？現(xiàn)現(xiàn) 象：象：極極 光光猜猜 想：想：受力？不受力？受力？不受力？實驗驗證：實驗驗證：陰極射線管的原理：陰極射線管的原理： 從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示到長條
3、形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡。電子束的運(yùn)動軌跡。結(jié)結(jié) 論：論：運(yùn)動電荷在磁場中受到力的作用運(yùn)動電荷在磁場中受到力的作用這個力叫做洛倫茲力。這個力叫做洛倫茲力。二、探究洛倫茲力的方向二、探究洛倫茲力的方向猜猜 想：想：左手定則？右手定則？理論分析：理論分析：實驗驗證：實驗驗證：陰極射線管實驗結(jié)結(jié) 論：論：左手定則左手定則安培力安培力通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線在磁場中受到的力在磁場中受到的力因因果果微觀原因微觀原因宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷在磁場中受到的力在磁場中受到的力洛侖茲力洛侖茲力問問 題題:洛倫茲力的方向怎么判斷？vFvFvBF垂直于垂直于紙面向外紙面向外F垂直于垂直于紙面
4、向外紙面向外v甲乙丙丁訓(xùn)練鞏固：訓(xùn)練鞏固：試判斷下圖中的帶電粒子試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力的方向剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力的方向 BBB洛倫茲力大小可能會與哪些因素洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運(yùn)動方向跟磁場方向垂直時當(dāng)電荷運(yùn)動方向跟磁場方向垂直時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān):1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.電荷量電荷量q3.電荷運(yùn)動快慢電荷運(yùn)動快慢v三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小vvvv設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L，橫截面積，橫截面積為為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的，每個
5、自由電荷的電荷量為電荷量為q，自由電荷定向移動，自由電荷定向移動的速率為的速率為v.這段通電導(dǎo)線這段通電導(dǎo)線垂直垂直磁磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻的勻強(qiáng)磁場中，求：強(qiáng)磁場中，求：(1)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流.(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培力.(3)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù).(4)每個電荷所受的洛倫茲力每個電荷所受的洛倫茲力.F安安qvBF洛電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動時,如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直垂直,那么粒子所受的洛倫茲力為(v垂直垂直B)問題問題:若帶電粒子不垂直射入磁場,粒子受到的洛倫茲力又如何呢?V2V1F洛洛=
6、qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N 電子的速率電子的速率v=3106m/s,垂直射垂直射入入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中,它受到的它受到的洛倫茲力是多大洛倫茲力是多大?課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)解：因為解：因為v垂直垂直B,所以所受洛倫茲力大小所以所受洛倫茲力大小當(dāng)一帶正電當(dāng)一帶正電q的粒子以速度的粒子以速度v沿螺線管中軸沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管線進(jìn)入該通電螺線管,若不計重力若不計重力,則則( )A帶電粒子帶電粒子速度大小改變速度大小改變B帶電粒子速度方向改變帶電粒子速度方向改變C帶電粒子速度大小不變帶電粒子速度大小不變D帶電粒子速度方向不變帶電粒
7、子速度方向不變B課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)思考與討論思考與討論（1 1）洛倫茲力方向與帶電粒子的運(yùn)動方向有什么關(guān)系？）洛倫茲力方向與帶電粒子的運(yùn)動方向有什么關(guān)系？ 洛倫茲力方向與帶電粒子運(yùn)動方向洛倫茲力方向與帶電粒子運(yùn)動方向垂直垂直（2 2）洛倫茲力帶電粒子運(yùn)動的速度有什么影響？）洛倫茲力帶電粒子運(yùn)動的速度有什么影響？ 只只改變改變粒子速度的粒子速度的方向方向，不改變不改變粒子速度的粒子速度的大小大?。? 3）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？ 由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運(yùn)動方向垂直，由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運(yùn)動方向垂直，所以所以洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功洛
8、倫茲力對運(yùn)動電荷不做功1、洛倫茲力、洛倫茲力: 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力運(yùn)動電荷在磁場中受到的力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2、洛倫茲力方向：左手定則、洛倫茲力方向：左手定則3、洛倫茲力大小：、洛倫茲力大小： F洛洛=qVBsin VB F洛洛=qVB VB F洛洛= 01、構(gòu)造、構(gòu)造:電子槍(陰極)偏轉(zhuǎn)線圈熒光屏等四、應(yīng)用：電視顯像管的工作原理四、應(yīng)用：電視顯像管的工作原理 （1）、要使電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?垂直紙面向外垂直紙面向外（2）、要是電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?垂直紙面向里垂直紙面向里（3）、要是電子打從B 點(diǎn)向A點(diǎn)逐漸移動,偏轉(zhuǎn)
9、磁場應(yīng)該怎樣變化？先垂直紙面向里并逐漸減小先垂直紙面向里并逐漸減小后垂直紙面向外并逐漸增大后垂直紙面向外并逐漸增大.以正電荷為例以正電荷為例 在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏磁場使該顆粒流偏向地磁極下落向地磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，稱之為北極光。返返 回回第
10、五節(jié)運(yùn)動電荷在磁場中受到的力第五節(jié)運(yùn)動電荷在磁場中受到的力（習(xí)題課）（習(xí)題課）洛倫茲力方向的判定及大小的計算洛倫茲力方向的判定及大小的計算在圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為均為B，帶電粒子的速率均為，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向出洛倫茲力的方向(1)qvB垂直垂直v斜向左上方斜向左上方(2)0.5qvB垂直紙面向里垂直紙面向里(3)不受洛倫不受洛倫茲力茲力(4)qvB垂直垂直v斜向上斜向上【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】(1)用左手定則判
11、斷洛倫用左手定則判斷洛倫茲力方向時，要特別注意運(yùn)動電荷的正茲力方向時，要特別注意運(yùn)動電荷的正負(fù)，四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動的方向，或負(fù)，四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動的方向，或指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向(2)計算洛倫茲力的大小時，應(yīng)注意弄清計算洛倫茲力的大小時，應(yīng)注意弄清v與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向關(guān)系當(dāng)?shù)姆较蜿P(guān)系當(dāng)vB時，時，洛倫茲力洛倫茲力FqvB；當(dāng)；當(dāng)vB時，時，F(xiàn)0；當(dāng)；當(dāng)v與與B成成角角(090)時，應(yīng)將時，應(yīng)將v(或或B)進(jìn)進(jìn)行分解取它們垂直的分量計算行分解取它們垂直的分量計算變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1陰極射線管中粒子陰極射線管中粒子流向由左向右，其上方放置一根流向由左向右，其上
12、方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則陰極射線與陰極射線管平行，則陰極射線將線將()A向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn)C向紙里偏轉(zhuǎn)向紙里偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn)向紙外偏轉(zhuǎn)B磁場中帶電粒子的平衡問題磁場中帶電粒子的平衡問題質(zhì)量為質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為q的微粒，以速度的微粒，以速度v與水與水平方向成平方向成45角進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場同時存角進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場同時存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運(yùn)動，求：場的共同作用下做勻速直線運(yùn)動，求：(1)電場強(qiáng)度的大小，該帶
13、電粒子帶何種電荷電場強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】正確分析帶電微粒的受力情況，由平正確分析帶電微粒的受力情況，由平衡條件列方程求解衡條件列方程求解【精講精析精講精析】(1)微粒做勻速直線運(yùn)動，所受合力必微粒做勻速直線運(yùn)動，所受合力必為零，微粒受重力為零，微粒受重力mg，電場力，電場力qE，洛倫茲力，洛倫茲力qvB，由，由此可知，微粒帶正電，受力如圖所示此可知，微粒帶正電，受力如圖所示質(zhì)量為質(zhì)量為0.1 g的小物塊，帶有的小物塊，帶有5104 C的電荷量，的電荷量，放在傾角為放在傾角為30的絕緣光滑斜面上，整個斜面置于的絕緣光滑斜面上，
14、整個斜面置于0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖所示，物塊由靜止開始下的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖所示，物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時，物塊開始離開斜面滑，滑到某一位置時，物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠設(shè)斜面足夠長，長，g10 m/s2)，問：，問：帶電體在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的動態(tài)分析帶電體在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的動態(tài)分析(1)物塊帶電性質(zhì)？物塊帶電性質(zhì)？(2)物塊離開斜面時的速度為多少？物塊離開斜面時的速度為多少？(3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的帶正電小球從靜止的帶正電小球從靜止開始沿豎直的絕緣墻豎直下滑磁
15、感應(yīng)強(qiáng)度為開始沿豎直的絕緣墻豎直下滑磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場方向水平垂直紙面向外，并與小球運(yùn)動方向垂磁場方向水平垂直紙面向外，并與小球運(yùn)動方向垂直若小球電荷量為直若小球電荷量為q，球與墻間的動摩擦因數(shù)為，球與墻間的動摩擦因數(shù)為，則，則小球沿豎直的絕緣墻下滑的最大速度和最大加速度各多小球沿豎直的絕緣墻下滑的最大速度和最大加速度各多大？大？如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.5 T，極板間距，極板間距d20 cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U20 V，則離子的速率為多少？，則
16、離子的速率為多少？洛倫茲力在實際中的應(yīng)用洛倫茲力在實際中的應(yīng)用【自主解答】【自主解答】 等粒子體以一定速度進(jìn)入磁場等粒子體以一定速度進(jìn)入磁場后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板、負(fù)離后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板、負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當(dāng)離子在兩極間勻從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當(dāng)離子在兩極間勻速運(yùn)動時，電壓達(dá)到穩(wěn)定此時有速運(yùn)動時，電壓達(dá)到穩(wěn)定此時有 qUdqvB，得得 vUBd，代入數(shù)據(jù)得，代入數(shù)據(jù)得 v200 m/s. 【總結(jié)總結(jié)】當(dāng)離子不再偏向極板時，極當(dāng)離子不再偏向極板時，極板所帶電荷量穩(wěn)定，兩板之間電
17、壓穩(wěn)定，板所帶電荷量穩(wěn)定，兩板之間電壓穩(wěn)定，此時離子應(yīng)處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，利此時離子應(yīng)處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，利用平衡條件即可求解用平衡條件即可求解變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3如圖所示為一速度選擇器，內(nèi)有一磁感應(yīng)如圖所示為一速度選擇器，內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一束粒子流、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一束粒子流以速度以速度v水平射入，為使粒子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)水平射入，為使粒子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)(不計不計重力重力)，則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，關(guān)，則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，關(guān)于此電場場強(qiáng)大小和方向的說法中，正確的是于此電場場強(qiáng)大小和方向的說法中，正確的是()A大小為大小為B/v，粒子帶正電時，方，粒子帶正電時，方向向上向向上B大小為大小為B/v，粒子帶負(fù)電時，方，粒子帶負(fù)電時，方向向上向向上C大小為大小為Bv，方向向下，與粒子，方向向下，與粒子帶何種帶何種電荷無關(guān)電荷無關(guān)D大小為大小為Bv，方向向上，與粒子，方向向上，與粒子帶何種電荷無關(guān)帶何種電荷無關(guān)D
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