《湖南省長郡中學(xué)高中物理 第三章 第五節(jié) 運動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《湖南省長郡中學(xué)高中物理 第三章 第五節(jié) 運動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、運動電荷在磁場中受到的力運動電荷在磁場中受到的力既然磁場對電流有力的作用，而電既然磁場對電流有力的作用，而電流是由電荷的定向移動形成的。那么磁流是由電荷的定向移動形成的。那么磁場是否對運動電荷也有作用力呢？場是否對運動電荷也有作用力呢？【問題思考問題思考】實驗：電子射線管的原理實驗：電子射線管的原理從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的從陰極發(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，轟高壓作用下，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，可以顯擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。示電子束的運動軌跡。實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象： 實驗結(jié)論：實驗結(jié)論
2、：運動電荷在磁場中受到的作用力叫運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力洛倫茲力.一、洛倫茲力一、洛倫茲力運動電荷在磁場中受到的作用力叫運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力洛倫茲力.一、洛倫茲力一、洛倫茲力為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？運動電荷在磁場中受到的作用力叫運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力洛倫茲力.安培力是洛倫茲力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)微觀本質(zhì)一、洛倫茲力一、洛倫茲力為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？vqv-q二、洛倫茲力的方向二、洛倫茲力的方向左手定則：左手定則：v
3、qFv-qF二、洛倫茲力的方向二、洛倫茲力的方向vvBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. vvFBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. vFvFBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. vFvFBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固
4、試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. F垂直于垂直于紙面向外紙面向外vFvFBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. F垂直于垂直于紙面向外紙面向外F垂直于垂直于紙面向外紙面向外vFvFBvBBBv甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. 心得體會心得體會F垂直于垂直于紙面向外紙面向外F垂直于垂直于
5、紙面向外紙面向外vFvFBvBBBv1. 以相同速度進入同一磁場的以相同速度進入同一磁場的正、負正、負 電荷受到的洛倫茲力方向電荷受到的洛倫茲力方向相反相反;2. 洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向垂直垂直于于v和和B組成的平面組成的平面甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. 心得體會心得體會F垂直于垂直于紙面向外紙面向外F垂直于垂直于紙面向外紙面向外vFvFBvBBBv1. 以相同速度進入同一磁場的以相同速度進入同一磁場的正、負正、負 電荷受到的洛倫茲力方向電荷受到的洛倫茲力方向相反相反;2
6、. 洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向垂直垂直于于v和和B組成的平面組成的平面甲甲乙乙丙丙丁丁訓(xùn)練加固訓(xùn)練加固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場 時所受的洛倫茲力的方向時所受的洛倫茲力的方向. 心得體會心得體會 F洛洛vBF垂直于垂直于紙面向外紙面向外F垂直于垂直于紙面向外紙面向外洛倫茲力的特點：洛倫茲力的特點：1. 洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于 速度，即垂直于速度，即垂直于v和和B所組成的平面所組成的平面洛倫茲力的特點：洛倫茲力的特點：1. 洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于 速度，即
7、垂直于速度，即垂直于v和和B所組成的平面所組成的平面2. 洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度 的大小的大小洛倫茲力的特點：洛倫茲力的特點：1. 洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于 速度，即垂直于速度，即垂直于v和和B所組成的平面所組成的平面2. 洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度 的大小的大小3. 洛倫茲力對電荷不做功洛倫茲力對電荷不做功洛倫茲力的特點：洛倫茲力的特點：【思考與討論思考與討論】 洛倫茲力大小可能會與洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)哪些因素有關(guān)?你能從安培力的表達式導(dǎo)
8、出洛你能從安培力的表達式導(dǎo)出洛倫磁力的表達式嗎？倫磁力的表達式嗎？三、洛倫茲力大小三、洛倫茲力大小若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面的通電導(dǎo)線，橫截面積為積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速，定向移動的平均速率為率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷
9、的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)： 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強
10、，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：F=BIL 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受
11、的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：F=BILI=nqsv 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷
12、數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：F=BILI=nqsvN=nLs 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：每個自由電荷所受的洛倫茲力大小每個自由電荷所受
13、的洛倫茲力大小 ：F=BILI=nqsvN=nLs 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個，每個自由電荷的電量為自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。 推導(dǎo)推導(dǎo) 這段導(dǎo)體所受的安培力：這段導(dǎo)體所受的安培力： I的微觀表達式：的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：每個自由電荷所受的洛倫茲力大小每個自由電荷所受的洛倫茲力大小
14、 ：F=BILI=nqsvN=nLs qvBnLSnqvSLBnLSBILnLSFf 安安 電荷量為電荷量為q的粒子以速度的粒子以速度v運動時，如果速運動時，如果速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：的洛倫茲力為：qvBF 洛洛(v垂直垂直B） 問題問題若帶電粒子不垂直射入磁場，電子若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？受到的洛倫茲力又如何呢？v B 電荷量為電荷量為q的粒子以速度的粒子以速度v運動時，如果速運動時，如果速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：的洛倫
15、茲力為：qvBF 洛洛(v垂直垂直B） 問題問題若帶電粒子不垂直射入磁場，電子若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？受到的洛倫茲力又如何呢？ sinqvBF 洛洛B BF洛洛vB 為為B和和v之間之間的夾角的夾角 BvB 當(dāng)運動電荷的速度當(dāng)運動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強方向與磁感應(yīng)強度度B方向的夾角為方向的夾角為 ，電荷所受的洛倫茲力，電荷所受的洛倫茲力大小為：大小為： sinqvBF 洛洛(vB）(vB）特例特例:qvBF 洛洛0 洛洛F上式中各量的單位：上式中各量的單位：F洛為洛為N，q為為C，v為為m/s，B為為T課堂練習(xí)課堂練習(xí)電子的速率電子的速率v=3.0106m/s
16、，沿著，沿著與磁場垂直的方向射入與磁場垂直的方向射入B=0.10T的勻強的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？課堂練習(xí)課堂練習(xí)電子的速率電子的速率v=3.0106m/s，沿著，沿著與磁場垂直的方向射入與磁場垂直的方向射入B=0.10T的勻強的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？4.810-14N 課堂練習(xí)課堂練習(xí)v來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將在進入地球周圍的空間時，將( )A. 豎直向下沿直
17、線射向地面豎直向下沿直線射向地面B. 相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C. 相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D. 相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將在進入地球周圍的空間時，將( )A. 豎直向下沿直線射向地面豎直向下沿直線射向地面B. 相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C. 相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D. 相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn) v課堂練習(xí)課堂
18、練習(xí)B洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：1. 電荷在電場中一定受到電場力的作電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁場力作用。場力作用。洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：1. 電荷在電場中一定受到電場力的作電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁
19、場中不一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁場力作用。場力作用。2. 大?。捍笮。篎電電Eq，F(xiàn)洛洛=Bqvsin 。洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：3.電荷所受電場力方向總是平行于電場電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：3.電荷所受電場力方向總是平行于電場電荷所受電場力方
20、向總是平行于電場線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。4.電場力要對運動電荷做功（電荷在等電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動除外）；而電荷在磁場中運動勢面上運動除外）；而電荷在磁場中運動時，磁場力一定不會對電荷做功。時，磁場力一定不會對電荷做功。原理：原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理四、電視顯像管的工作原理四、電視顯像管的工作原理四、電視顯像管的工作原理四、電視顯像管的工作原理思思考考與與討討論論原理：原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理四、
21、電視顯像管的工作原理四、電視顯像管的工作原理在圖所示的平行板之間，電場強度在圖所示的平行板之間，電場強度E和磁和磁感應(yīng)強度感應(yīng)強度B相互垂直，具有不同水平速度的帶相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器叫做速度選擇器.若帶正電粒子入射速度若帶正電粒子入射速度則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )課堂練習(xí)課堂練習(xí),BEv + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - BE+q課堂練
22、習(xí)課堂練習(xí)A. 粒子動能一定增加，電場力做正功粒子動能一定增加，電場力做正功B. 粒子所受洛倫茲力一定增大，洛倫茲粒子所受洛倫茲力一定增大，洛倫茲力做正功力做正功C. 粒子動能一定減少，洛倫茲力不做功粒子動能一定減少，洛倫茲力不做功D. 電場力不做功，洛倫茲力做正功電場力不做功，洛倫茲力做正功+ + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - BE+q課堂練習(xí)課堂練習(xí)答案答案 AA. 粒子動能一定增加，電場力做正功粒子動能一定增加，電場力做正功B. 粒子所受洛倫茲力一定增大，洛倫茲粒子所受洛倫茲力一定增大，洛倫茲力做正功力做正功C. 粒子動能一定減少
23、，洛倫茲力不做功粒子動能一定減少，洛倫茲力不做功D. 電場力不做功，洛倫茲力做正功電場力不做功，洛倫茲力做正功+ + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - BE+q小結(jié)：小結(jié)：洛倫茲力：洛倫茲力：小結(jié)：小結(jié)：洛倫茲力：洛倫茲力：1. 定義：磁場對運動電荷的作用力定義：磁場對運動電荷的作用力 （注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是 洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）小結(jié)：小結(jié)：洛倫茲力：洛倫茲力：1. 定義：磁場對運動電荷的作用力定義：磁場對運動電荷的作用力 （注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是 洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）2. 方向判斷方向判斷左手定則左手定則小結(jié)：小結(jié)：洛倫茲力：洛倫茲力：1. 定義：磁場對運動電荷的作用力定義：磁場對運動電荷的作用力 （注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是 洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）2. 方向判斷方向判斷左手定則左手定則3. 大小計算大小計算 f=qvBsin
湖南省長郡中學(xué)高中物理 第三章 第五節(jié) 運動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31
