磁场对运动电荷的作用洛伦磁力.ppt

背景材料 北京正负电子对撞机国家实验室 BEPCNationalLaboratory 正电子源 正负电子对撞机装置 BEPC 3 4磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力 利用水流和车流引入电荷定向移动形成电流 教学目标 一 知识与技能1 知道什么是洛伦兹力 知道带电粒子在磁场中速度方向 磁场方向垂直时 所受洛伦兹力的方向的判断 左手定则 会用左手定则熟练地判定正 负电荷所受洛伦兹力的方向 2 会用洛伦兹力公式F qvB解答有关问题 知道速度方向与磁场方向平行时 洛伦兹力最小 等于零 速度方向与磁场方向垂直时 洛伦兹力最大 等于qvB 二 过程与方法通过演示 分析 归纳 运用使学生理解洛伦兹力的方向和大小的计算 培养学生的间想像能力 三 情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法 并通过电视机内部构造的原理了解 感受物理知识之间的联系 二 重点与难点 重点 洛伦兹力的方向确定和大小的计算 难点 左手定则的运用 尤其是分别判断负电荷所受洛伦兹力的方向 三 教具 磁铁 导线 高压直流电源 阴极射线管等 背景 安培力 磁场对通电导体有力的作用 即安培力 I F ILB 猜想 那在上图中如果有一个向右运动的电荷会受到磁场对它的力的作用吗 实验演示 猜想 安培力是怎样形成的 导体中的电流是由电荷的定向移动形成的 从作洛仑兹力的多个电荷的图 然后一合 成为安培力 引进二者的比较 电流的微观表达式 I nsvq 磁场对通电导体有力的作用 安培力 磁场对通电导体的力实际上是作用在运动电荷上的 安培力是这些力的宏观表现 把磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力 1 通电导线中的电流 2 通电导线所受的安培力 3 这段导线内的自由电荷数 4 每个电荷所受的洛伦兹力 设有一段长为L 横截面积为S的直导线 单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷的电荷量为q 自由电荷定向移动的速率为v 这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 求 洛仑兹力大小的研究 F洛 qvB 1 60 10 19 3 106 0 10N 4 8 10 14N 电子的速率v 3 106m s 垂直射入B 0 10T的匀强磁场中 它受到的洛伦兹力是多大 课堂练习 解 因为v垂直B 所以所受洛伦兹力大小 安培力与洛仑兹力 安培力F F安 ILB B L 安培力方向 左手定则 安培力大小 洛仑兹力f 洛仑兹力方向 洛仑兹力大小 F洛 qvB B V 微观 宏观 洛仑兹力方向的研究 实验验证 能否从安培力的方向上作科学的猜想呢 猜想方向 左手定则 注意 带电粒子定向移动形成的等效电流方向 1 电流方向与正电荷定向移动方向 2 电流方向与负电荷定向移动方向 得出结论 判断洛伦兹力的方向方法 左手定则 四指指向等效电流方向 四指指向等效电流方向 左手定则 伸开左手 使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿入手心 若四指指向正电荷运动的方向 那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向 见课本P95图3 4 3左手定则 B B 洛垂直于纸面向外 洛垂直于纸面向里 B 1 以相同速度进入同一磁场的正 负电荷受到的洛伦兹力方向相反 2 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 甲 乙 丙 丁 训练加固 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 心得体会 当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管 若不计重力 则 A 带电粒子速度大小改变B 带电粒子速度方向改变C 带电粒子速度大小不变D 带电粒子速度方向不变 CD 课堂练习 电荷量为 q的粒子在匀强磁场中运动 下列说法正确的是 A 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同B 如果把 q改为 q 且速度反向 大小不变 则洛伦兹力的大小方向不变C 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直 磁场方向一定与电荷运动方向垂直D 粒子的速度一定变化 B 课堂练习 来自宇宙的质子流 以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点 则这些质子在进入地球周围的空间时 将 A 竖直向下沿直线射向地面B 相对于预定地面向东偏转C 相对于预定点稍向西偏转D 相对于预定点稍向北偏转 B 课堂练习 判断下列运动粒子所受洛伦兹力的方向并计算洛伦兹力大小 课本第97页练习与评价1 带电粒子在匀强磁场中的运动 当V平行B时 F 0 带电粒子以速度v作运动 当v与B垂直时 因为洛伦兹力的方向始终与运动方向 只改变速度的 不改变速度的 只有才具有这种特点 所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做 带电粒子在匀强磁场中的运动 实验演示 匀速直线 垂直 方向 大小 匀速圆周运动 匀速圆周运动 带电粒子带匀强磁场中的运动分析 带电粒子垂直进入匀强磁场后做 匀速圆周运动 洛伦兹力的方向既垂直于磁场 又垂直于速度 即垂直于v和B所组成的平面 2 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 3 洛伦兹力对电荷不做功 课堂练习 课本第97页 练习空间第3题 第4题 主要构造 电子枪 阴极 偏转线圈 荧光屏等 电视显像管的工作原理 1 若要使电子束在水平方向偏离中心 打在荧光屏上的A点 偏转磁场应该沿什么方向 2 若要使电子束打在 点 磁场应该沿什么方向 3 若要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动 偏转磁场应该怎样变化 思考与讨论 洛伦兹力的运用 原理 应用电子束磁偏转的道理 电视显像管的工作原理 本节小