《高中物理 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)《高中物理 運動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31（46頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、5 5 運動電荷在磁場中受到的力運動電荷在磁場中受到的力1.1.知道什么是洛倫茲力，利用左手定則判知道什么是洛倫茲力，利用左手定則判斷洛倫茲力的方向斷洛倫茲力的方向. .2.2.知道洛倫茲力公式的推理過程知道洛倫茲力公式的推理過程. .3.3.掌握垂直進入磁場的帶電粒子所受到洛倫茲力大小的計掌握垂直進入磁場的帶電粒子所受到洛倫茲力大小的計算算. . 4.4.了解了解v v和和B B垂直時的洛倫茲力大小及方向的判斷方法、理垂直時的洛倫茲力大小及方向的判斷方法、理解洛倫茲力對電荷不做功解洛倫茲力對電荷不做功. . 5.5.了解電視顯像管的工作原理了解電視顯像管的工作原理. . 1.1.判斷安培力的
2、方向：判斷安培力的方向：II2.2.安培力大小的一般計算方法：安培力大小的一般計算方法： FF復(fù)習復(fù)習F F安安BILsinBILsin（ 為為B B與與L L的夾角）的夾角）I推理與猜想：推理與猜想：磁場對運動電荷會有作用力嗎？磁場對運動電荷會有作用力嗎？洛倫茲力（陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)）洛倫茲力（陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)）磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用洛倫茲（洛倫茲（1853192818531928） 洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)學家，學家，18531853年年7 7月月1818日生于阿日生于阿納姆納姆. .洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫
3、茲變換公式，論，提出了洛倫茲變換公式，19021902年與其學生塞曼共同獲得年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎諾貝爾物理學獎. .為紀念洛倫為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從從19451945年起，把他的生日定為年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié)洛倫茲節(jié)”. .安培力是磁場對電流的作用力安培力是磁場對電流的作用力. .電流是電荷的定向移動形成的電流是電荷的定向移動形成的. . 洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力. .磁場對電流的作用力的實質(zhì)是磁場對運動電荷磁場對電流的作用力的實質(zhì)是磁場對運動電荷的作用力的作用力. .洛倫茲力的方向可以用
4、左手定則判定洛倫茲力的方向可以用左手定則判定 實驗驗證：實驗驗證：理論推導(dǎo)理論推導(dǎo): :猜想：猜想：猜想正確猜想正確.一、探究洛倫茲力的方向：一、探究洛倫茲力的方向：1.1.判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則伸開左手，使大拇指和其余伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電直穿過手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么大拇指所荷運動的方向，那么大拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向茲力的方向. vFvF若四指指向負電荷運
5、動的若四指指向負電荷運動的反反方向方向，那么大拇指所指的方向，那么大拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方就是負電荷所受洛倫茲力的方向向.v1v2+2.2.洛倫茲力洛倫茲力F F與與v v、B B三者之間的方向關(guān)系三者之間的方向關(guān)系+總結(jié)：洛倫茲力的方向：總結(jié)：洛倫茲力的方向：1.1.左手定則左手定則2.2.注意注意: :（1 1）四指指向電流的方向，即正電荷運動的方向或負）四指指向電流的方向，即正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向電荷運動的反方向. .（2 2）F F既與既與B B垂直又與垂直又與v v垂直，即垂直于垂直，即垂直于B B和和v v所決定的所決定的平面，但平面，但B B與與v
6、 v不一定垂直不一定垂直. . 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲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情況如何力的情況如何. v0二、洛倫茲力的大小二、洛倫茲力的大小類比類比 我們知道：當電我們知道：當電流方向跟磁場方向平行流方向跟磁場方向平行時安培力等于時安培力等于0.0.B B1.1.當帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力當帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小最小F=0.F=0. 想一想：想一想：如果帶電粒子射入勻強磁場時（不計粒子重力）如果帶電粒子射入勻強磁場時（不計粒子重力）, ,初速度初速度v v0 0跟磁感強度跟磁感強度B B的方向平行
7、的方向平行, ,粒子將做什么運動？粒子將做什么運動？以初速度以初速度v v0 0做勻速直線運動做勻速直線運動2.2.當帶電粒子的運動方向與磁場方向垂當帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力直時，洛倫茲力F F最大最大. .vqB實驗表明：磁場越強（磁感應(yīng)強度越大），實驗表明：磁場越強（磁感應(yīng)強度越大），電荷量越大，運動速度越快，電荷受到的洛電荷量越大，運動速度越快，電荷受到的洛倫茲力越大倫茲力越大.可見可見: :當電荷運動方向跟磁場方向當電荷運動方向跟磁場方向垂直垂直時洛倫茲力的大小跟時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)：三個因素相關(guān)：磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B 電荷量電荷量q q 電荷運動速
8、度為電荷運動速度為 v v總結(jié)：總結(jié)：洛倫茲力：洛倫茲力：F=qvBF=qvB (v(v垂直垂直B B）V【想一想【想一想】若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢茲力又如何呢 ？sin(FBqvBv 為 與 的夾角）B1B2B V1V2三、探究洛倫茲力的表達式三、探究洛倫茲力的表達式設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L L，橫截面積為，橫截面積為S S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為電荷數(shù)為n n，每個自由電荷的電荷量為，每個自由電荷的電荷量為q 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.v.這段通電導(dǎo)線垂直磁
9、場方向放入磁感應(yīng)強度為這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場中，求的勻強磁場中，求（1 1）電流強度）電流強度I.I.（2 2）通電導(dǎo)線所受的安培力）通電導(dǎo)線所受的安培力. .（3 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 4）每個電荷所受的洛倫茲力）每個電荷所受的洛倫茲力. .洛倫茲力推導(dǎo)洛倫茲力推導(dǎo) F解：解：(1)(1)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流(2)(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培力(3)(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)(4)每個電荷所受的洛倫茲力每個電荷所受的洛倫茲力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛
10、nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安單位：單位：F(N)F(N)，q(Cq(C) )，v(m/sv(m/s), B(T), B(T)Ivvvv( (適用條件：速度方適用條件：速度方向與磁場方向垂直向與磁場方向垂直) )1.1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)微觀表現(xiàn). .2.2.大小關(guān)系：大小關(guān)系：F F安安NFNF洛洛（N N是導(dǎo)體中的運動電荷數(shù)）是導(dǎo)體中的運動電荷數(shù)）3.3.方向關(guān)系：方向關(guān)系：F F安安與與F F洛洛方向相同方向相同4.F4.F安安與與F F洛洛的本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力的本質(zhì)都是磁場對
11、運動電荷的作用力四、洛倫茲力與安培力的關(guān)系四、洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力洛倫茲力與安培力五、洛倫茲力和電場力的區(qū)別五、洛倫茲力和電場力的區(qū)別2.2.大小：大?。篎 F電電Eq,FEq,F洛洛=Bqvsin(=Bqvsin(為為B B與與V V的夾角的夾角).).1.1.電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)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)；而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用，只有相無關(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且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受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場力作用磁場力作用. .3.3.
12、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是既垂直于磁場方向，又垂直于電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向運動方向. .4.4.電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動除外），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時，磁場力一定不會對電荷做功而電荷在磁場中運動時，磁場力一定不會對電荷做功. .主要構(gòu)造主要構(gòu)造:電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等六六 、電視顯像管的工作原理、電視顯像管的工作原理2.2.要使電子打在要使電子打在A A點
13、點, ,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向該沿什么方向? ?垂直紙面向外垂直紙面向外【思考與討論【思考與討論】1.1.要使電子打在要使電子打在O O點點, ,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向該沿什么方向? ?不加偏轉(zhuǎn)磁場不加偏轉(zhuǎn)磁場3.3.要使電子打在要使電子打在B B點點, ,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? ?垂直紙面向里垂直紙面向里4.4.要使電子從要使電子從A A點向點向B B點逐漸移動點逐漸移動, ,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小先垂直紙面向外并逐漸減小, ,后垂直紙面向里并逐漸后垂直紙面向里并逐漸增大增大. . 應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的
14、原理應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理顯像管工作示意圖顯像管工作示意圖磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機粒子選擇器粒子選擇器速度選擇器速度選擇器極光極光1.1.試判斷下列圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向試判斷下列圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向. .帶電粒帶電粒子的電性或帶電粒子的運動方向子的電性或帶電粒子的運動方向. .vFFvvF粒子垂直于紙粒子垂直于紙面向里運動面向里運動所受洛倫茲力垂所受洛倫茲力垂直于紙面向外直于紙面向外v2.2.當一帶正電當一帶正電q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺線管中軸線進入該通電沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則（螺
15、線管，若不計重力，則（ ）A A帶電粒子速度大小改變帶電粒子速度大小改變B B帶電粒子速度方向改變帶電粒子速度方向改變C C帶電粒子速度大小不變帶電粒子速度大小不變D D帶電粒子速度方向不變帶電粒子速度方向不變CDCDBDBD3.3.電子以初速度電子以初速度v v垂直進入磁感應(yīng)強度為垂直進入磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場的勻強磁場中中, ,則則( )( )A.A.磁場對電子的作用力始終不變磁場對電子的作用力始終不變B.B.磁場對電子的作用力始終不做功磁場對電子的作用力始終不做功C.C.電子的速度始終不變電子的速度始終不變D.D.電子的動能始終不變電子的動能始終不變4.4.電荷量為電荷量為q q的
16、粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是的是( )( )A A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B B如果把如果把q q改為改為-q-q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小方向不變力的大小方向不變C C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直定與電荷運動方向垂直D D粒子的速度一定變化粒子的速度一定變化B B5. 5. 如圖所示，一個帶正電如圖所示，一個帶正電q q的帶電體處于垂直紙面向里的的帶電體處于垂直紙面向里的
17、勻強磁場勻強磁場B B中，帶電體的質(zhì)量為中，帶電體的質(zhì)量為m.m.為了使帶電體對水平的為了使帶電體對水平的絕緣面恰好沒有正壓力，則應(yīng)該（絕緣面恰好沒有正壓力，則應(yīng)該（ ）A.A.將磁感應(yīng)強度將磁感應(yīng)強度B B的值增大的值增大B.B.將磁場以速率將磁場以速率v=mgv=mgqBqB向上運動向上運動C.C.將磁場以速率將磁場以速率v=mgv=mgqBqB向右運動向右運動D.D.將磁場以速率將磁場以速率v=mgv=mgqBqB向左運動向左運動C C6.6.來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向來自宇宙的質(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)子在進入地球周圍的空赤道上空的某
18、一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將間時，將( )( )A A豎直向下沿直線射向地面豎直向下沿直線射向地面B B相對于預(yù)定點稍向東偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向東偏轉(zhuǎn)C 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 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)B Bv【解析【解析】由題意知由題意知v v垂直垂直B,B,由洛倫茲力公式得：由洛倫茲力公式得：F F洛洛=qvB=qvB =1.60 =1.601010-19-193 310106 60.10N0.10N =4.8 =4.81010-14-14 N N7.7.電子的速率電子的速率v=3v=310106 6 m/s m/s，垂直射入，垂
19、直射入B=0.10 TB=0.10 T的勻的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？1.1.定義：定義： 磁場對運動電荷的作用力，叫做洛倫茲力磁場對運動電荷的作用力，叫做洛倫茲力. .2.2.方向：方向： 由左手定則判斷由左手定則判斷（1 1）洛倫茲力）洛倫茲力F F一定和一定和B B、v v決定的平面垂直決定的平面垂直. .（2 2）洛倫茲力只改變速度的方向而不改變其大?。┞鍌惼澚χ桓淖兯俣鹊姆较蚨桓淖兤浯笮? .（3 3）洛倫茲力永遠不做功）洛倫茲力永遠不做功. .3.3.洛倫茲力的大小洛倫茲力的大?。海? 1）當）當v平行于平行于B B時：時：（2 2）當）當v垂直于垂直于B B時：時：F=qF=qvB BF F=0=0sinqvBF 4.4.電視機顯像管的工作原理電視機顯像管的工作原理為為B B與與v v之間夾角之間夾角
高中物理 運動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31
