2019高中物理 第二章 磁場 2.4-2.5 磁場對運動電荷的作用 磁性材料課件 新人教版選修1 -1.ppt

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四 磁場對運動電荷的作用五 磁性材料 讀一讀 辨一辨 一 洛倫茲力閱讀教材第37頁 洛倫茲力 部分 了解磁場對運動電荷的作用 知道什么是洛倫茲力 1 通過觀察演示實驗 當電子束在磁場中運動時 電子束的軌跡有何變化 答案 無磁場時 電子束沿直線運動 有磁場時 電子束會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 2 什么叫洛倫茲力 答案 磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力 3 安培力和洛倫茲力有什么樣的關系 答案 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 讀一讀 辨一辨 二 洛倫茲力的方向閱讀教材第37頁 洛倫茲力的方向 部分 根據(jù)安培力方向判斷的方法 總結(jié)洛倫茲力方向的判斷方法 1 如何判斷洛倫茲力的方向 答案 根據(jù)左手定則來判定 2 電荷分為正電荷和負電荷 利用左手定則判定洛倫茲力的方向時 四指的指向有什么要求 答案 四指的指向與正電荷運動的方向相同 與負電荷運動的方向相反 讀一讀 辨一辨 三 電子束的磁偏轉(zhuǎn)閱讀教材第38 39頁 電子束的偏轉(zhuǎn) 和 顯像管的工作原理 兩部分 了解顯像管的工作原理 知道電子束在磁場中做圓周運動 1 概念 由于洛倫茲力的作用 電子束能在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn) 叫作磁偏轉(zhuǎn) 2 裝置及現(xiàn)象 洛倫茲力演示儀是由一個球形電子射線管和一組線圈組成的 在演示儀中可以觀察到 沒有磁場時 電子束是直進的 外加磁場后 電子束的徑跡變成圓形 影響其半徑的因素有磁場的強弱和電子的速度 3 應用 電視顯像管應用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理 讀一讀 辨一辨 四 磁性材料閱讀教材第41 44頁 磁性材料 部分 了解磁性材料的性質(zhì)及其應用 1 磁化與退磁某些物體與磁鐵接觸后就會顯示出磁性 這種現(xiàn)象叫作磁化 如縫衣針 螺絲刀等鋼鐵物體 原來有磁性的物體 經(jīng)過高溫 劇烈震動或者逐漸減弱的交變磁場的作用 就會失去磁性 這種現(xiàn)象叫作退磁 讀一讀 辨一辨 2 磁性材料 1 鐵磁性物質(zhì) 鐵 鈷 鎳以及它們的合金 氧化物 磁化后的磁性比其他物質(zhì)強得多 2 磁疇 組成鐵磁性物質(zhì)的很多已經(jīng)磁化的小區(qū)域 利用磁疇的磁化方向的排列 可以對磁化過程作微觀解釋 3 硬磁性材料和軟磁性材料 有些鐵磁性材料 在外磁場撤去以后 各磁疇的方向仍能很好地保持一致 物體具有很強的剩磁 這樣的材料叫作硬磁性材料 3 磁性材料的重要應用 磁記錄磁帶 硬盤 磁卡等 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷 解析 安培力和洛倫茲力的方向均由左手定則來判定 答案 2 安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用 安培力可以對通電導線做功 洛倫茲力對運動電荷也可以做功 解析 安培力的方向垂直于通電導線 當通電導線在沿安培力的方向上發(fā)生運動時 安培力對通電導線做功 而洛倫茲力與電荷運動的速度方向垂直 所以洛倫茲力對運動電荷不做功 答案 讀一讀 辨一辨 3 所有物質(zhì)都能在一定程度上被磁化 但只有一部分物質(zhì)能明顯被磁化 磁化后的磁性比其他物質(zhì)強得多 解析 所有物質(zhì)都可能被磁化 但鐵磁性物質(zhì)磁化后的磁性比其他物質(zhì)強得多 答案 2 探究討論 錄音機是怎樣記錄信號的 答案 是根據(jù)磁化的原理錄音的 在錄音機內(nèi)先將聲音信號轉(zhuǎn)化為音頻電流 用音頻電流通過磁化線圈對磁帶進行磁化 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 探究一對洛倫茲力的認識及其方向的判定如圖所示 在用陰極射線管研究磁場對運動電荷作用的實驗中 當陰極射線管不加磁場時 觀察到電子束沿直線運動 如圖甲 加上磁場后觀察到電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn) 如圖乙 并且改變磁場方向 偏轉(zhuǎn)方向也改變 這說明了什么 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 要點提示加上磁場后電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn) 說明磁場對運動電荷有作用力 洛倫茲力 磁場方向不同 偏轉(zhuǎn)方向也不同 說明洛倫茲力的方向與磁場方向有關 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 1 對洛倫茲力的認識洛倫茲力是通電導線在磁場中所受安培力的微觀本質(zhì) 其方向可用左手定則來判斷 洛倫茲力與電荷運動狀態(tài)有關 當v 0時 F洛 0 由于F洛始終與v垂直 所以洛倫茲力永不做功 這一點與安培力不同 安培力可以對通電導線做功 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 2 洛倫茲力方向的判定 1 運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向可用左手定則判斷 注意四指所指的是正電荷運動的方向 或負電荷運動的反方向 拇指所指的是電荷所受洛倫茲力的方向 2 洛倫茲力的方向既垂直于電荷運動速度v的方向 又垂直于磁感應強度B的方向 故洛倫茲力的方向總是垂直于B v方向所確定的平面 3 由于洛倫茲力F總是跟運動電荷的速度方向垂直 所以洛倫茲力對運動電荷不做功 洛倫茲力只能改變運動電荷速度的方向 不能改變速度的大小 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 3 洛倫茲力與電場力的比較這兩種力都是帶電粒子在不同的場中受到的力 反映了磁場和電場都有力的性質(zhì) 但這兩種力的區(qū)別也是十分明顯的 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 例題1 導學號66824035關于電荷在磁場中運動速度 磁場和電荷受到洛倫茲力三者之間的方向關系如圖所示 其中正確的是 解析 根據(jù)左手定則 A中電荷所受洛倫茲力方向向下 A正確 B中電荷所受洛倫茲力方向向下 B錯誤 C中電荷運動方向與磁場方向平行 不受洛倫茲力 C錯誤 D中電荷所受洛倫茲力方向垂直紙面向外 D錯誤 答案 A 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 歸納總結(jié)洛倫茲力方向的判斷方法 1 注意電荷的正負 尤其是判斷負電荷所受洛倫茲力方向時 四指應指向電荷運動的反方向 2 注意洛倫茲力的方向一定垂直于B和v所決定的平面 3 當v與B的方向平行時 電荷受到的洛倫茲力為零 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 變式訓練1關于安培力 電場力和洛倫茲力 下列說法正確的是 A 電荷在電場中一定受電場力作用 電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用B 電荷所受電場力一定與該處電場方向一致 電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場方向垂直C 安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷D 安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用 安培力可以對通電導線做功 洛倫茲力對運動電荷也做功解析 當電荷沿磁感線運動時 不受洛倫茲力作用 選項A錯誤 負電荷受到的電場力與電場方向相反 洛倫茲力的方向一定垂直于磁場方向和運動方向 洛倫茲力不做功 選項B D錯誤 答案 C 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 探究二電子束的磁偏轉(zhuǎn)及其應用顯像管原理示意圖如圖所示 試思考討論下列問題 顯像管原理示意圖 俯視圖 1 要使電子打在A點 偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向 2 要使電子打在B點 偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向 3 要使電子從A點向B點逐漸移動 偏轉(zhuǎn)磁場應該怎樣變化 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 要點提示 1 由左手定則判定知 要使電子打在A點 偏轉(zhuǎn)磁場應該垂直紙面向外 2 要使電子打在B點 偏轉(zhuǎn)磁場應該垂直紙面向里 3 要使電子從A點向B點逐漸移動 偏轉(zhuǎn)磁場應該先垂直紙面向外并逐漸減小 然后垂直紙面向里并逐漸增大 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 電子束的磁偏轉(zhuǎn) 1 實驗演示 如圖所示 一種特殊的電子射線管 由電子槍發(fā)射出的電子射線可以使管內(nèi)的氣體發(fā)出輝光 顯示出電子的軌跡 在不加磁場時 電子的軌跡是一條直線 在管外加上與電子束運動方向垂直的勻強磁場時 電子的軌跡就彎成了圓 這說明磁場對運動電子的作用力 洛倫茲力 使電子做圓周運動 且由F洛 qvB知 該運動為勻速圓周運動 即洛倫茲力提供向心力 2 理論分析 由 即電子的速度和磁場的強弱是影響帶電粒子做圓周運動半徑的因素 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 例題2 運動的電子束在垂直于運動方向的磁場中會受到的作用 顯像管通過控制電子束打在熒光屏上的位置來構成畫面 為了讓顯示器有清晰的圖像 顯像管的設計 生產(chǎn)及使用都應注意防止對成像的干擾 解析 電子槍產(chǎn)生高能電子束 通電線圈提供磁場 電子束穿過磁場時 受到洛倫茲力作用 徑跡發(fā)生偏轉(zhuǎn) 顯像管通過通電線圈產(chǎn)生的磁場控制電子束打在熒光屏上的位置來構成畫面 由于電視機顯像管應用了電子束的偏轉(zhuǎn)原理 所以將磁鐵靠近正在播放節(jié)目的電視機時磁鐵的磁場會影響電子的運動使圖像變形 答案 洛倫茲力外加磁場題后反思電視機顯像管在工作時既利用了磁場 又害怕外來磁場的干擾 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 變式訓練2導學號66824036如圖所示 電子槍射出的電子束進入示波管 在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導線 則示波管中的電子束將 A 向上偏轉(zhuǎn)B 向下偏轉(zhuǎn)C 向紙外偏轉(zhuǎn)D 向紙里偏轉(zhuǎn)解析 環(huán)形導線在示波管處產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外 由左手定則可判斷 電子受到的洛倫茲力向上 故A正確 答案 A 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 探究三磁性材料與磁記錄磁性材料為什么能記錄信息 錄音 錄像磁帶上的磁性材料應該用硬磁性材料還是軟磁性材料 要點提示磁性材料在外界磁場作用下能夠被磁化 這就使我們可以利用磁性材料記錄外界磁場的信息 磁記錄時 通過把聲音 圖像或其他信息轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓拇艌?使磁帶 磁卡磁條上的磁粉層磁化 這樣就能在磁帶或磁卡上記錄下與聲音 圖像或其他信息相應的磁信號 錄音 錄像磁帶上的磁性材料是用來作磁記錄的 需要磁化后長久保持磁性 所以用硬磁性材料 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 1 磁性材料的分類及應用 1 硬磁性材料指磁化后能長久保持磁性的材料 常見的有高碳鋼 鋁鎳鈷合金 鈦鈷合金 鋇鐵氧體等 適合制作永久磁鐵 應用在磁電式儀表 揚聲器 話筒等電器設備中 還應用于磁記錄 如錄音磁帶 錄像磁帶 電腦磁盤等 2 軟磁性材料指磁化后不能保持長久磁性的材料 軟磁性材料易于磁化 也易于退磁 常見的如軟鐵 硅鋼 鐵鎳合金等 適用于需要反復磁化的場合 可以用來制造錄音機的磁頭 還廣泛用于電工設備和電子設備中 例如用來制造變壓器 電磁鐵等 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 2 磁記錄 1 磁卡背面的黑條 錄音機 錄像機上用的磁帶 電子計算機上用的磁盤都含有磁記錄用的磁性材料 依靠磁記錄 我們可以保存大量的信息 并在需要的時候讀出這些信息 2 地磁場留下的記錄 地磁場會對含有磁性材料的巖石起作用 據(jù)推測 地磁場的強度和方向隨時間的推移在不斷改變 大約每過100萬年 地磁場南北極會完全顛倒一次 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 例題3 多選 下列各項中屬于磁性材料應用的是 A 冰箱門上的橡膠密封條B 錄音機的錄音帶C 電話用的IC卡D VCD機的光碟解析 冰箱門上的橡膠密封條是磁性橡膠制成的 是用永磁材料的微粒與橡膠混合在一起制成的復合材料 冰箱門關閉時 磁性橡膠和鋼制的門框吸在了一起 可以將門密封得很好 錄音機的錄音帶上有一層磁粉 用以儲存信號 電話用的IC卡上也有一個磁條 只有光碟上無磁性材料 它利用激光技術將信號保存在碟片上 選項A B C正確 答案 ABC 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 歸納總結(jié)磁性材料的應用非常廣泛 從指南針 天線磁棒 變壓器 永磁電機一直到航天飛機都可以找到磁性材料的應用例子 探究一 探究二 探究三 問題導引 名師精講 典例剖析 變式訓練3 多選 下列說法中正確的有 A 外磁場撤去以后物體沒有明顯的剩磁 這種材料叫作軟磁性材料B 鐵磁性物質(zhì)稱為弱磁性物質(zhì)C 通常所說的磁性材料是指強磁性物質(zhì)D 硬磁性材料的剩磁弱 而且容易去磁解析 硬磁性材料不容易去磁 通常所說的磁性材料是指強磁性物質(zhì) 答案 AC 12345 1 物理學史的考查 首先提出磁場對運動電荷有力的作用的科學家是 A 焦耳B 奧斯特C 安培D 洛倫茲答案 D 12345 2 多選 磁性材料 下列元件中 由硬磁性材料制造的是 A 錄音機的磁頭B 揚聲器中的磁鐵C 電磁鐵中的鐵芯D 儲蓄用的信用卡解析 在外磁場撤去以后 各磁疇的方向仍很好地保持一致 物體具有很強的剩磁 這樣的材料叫作硬磁性材料 錄音機內(nèi)的磁頭 電磁鐵中的鐵芯等要求外界有電流時 內(nèi)部有磁場 等電流撤去后 磁性也隨之消失 所以不能是硬磁性材料 故A C項錯 而揚聲器中的磁鐵 在沒有電流時仍然保持原有的磁性 所以是硬磁性材料 信用卡同樣是硬磁性材料 答案 BD 12345 3 洛倫茲力方向的判定 如圖所示 帶正電的粒子q 不計重力 水平向左進入勻強磁場 磁場方向垂直紙面向外 該粒子將 A 向下偏轉(zhuǎn)B 向上偏轉(zhuǎn)C 垂直紙面向里偏轉(zhuǎn)D 垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)解析 由于粒子帶正電 由左手定則可以確定該粒子將向上偏轉(zhuǎn) B選項正確 答案 B 12345 4 多選 左手定則的應用 如圖是表示磁場磁感應強度B 負電荷運動方向v和磁場對電荷作用力F的相互關系圖 這四個圖中畫得正確的是 B v F兩兩垂直 解析 磁感應強度B 負電荷運動的方向和洛倫茲力的方向符合左手定則 但對負電荷 四指應該指向其運動的反方向 所以只有D項不符合 答案 ABC 12345 5 洛倫茲力方向的判定 三個粒子a b c 不計重力 以相同的速度射入勻強磁場中 運動軌跡如圖所示 其中b粒子做勻速直線運動 則a粒子帶電 c粒子帶電 解析 根據(jù)左手定則 四指指向正電荷運動方向 負電荷運動的反方向 大拇指指向電荷受洛倫茲力方向 所以c粒子帶正電 a粒子帶負電 b粒子不帶電 答案 負正