人教版物理选修31 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件（共32张）.ppt

北极光 3 5 磁场对运动电荷的作用力 山东省牟平第一中学王朝纲 学习目标 1 知道什么是洛伦兹力 利用左手定则判断洛伦兹力的方向 2 知道洛伦兹力大小的推理过程 3 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子 受到洛伦兹力大小的计算 4 了解v和b垂直时的洛伦兹力大小及方向判断 理解洛伦兹力对电荷不做功 5 了解电视显像管的工作原理 一 温故知新 1 安培力的定义 磁场对通电导线的作用力 方向的判断 左手定则 大小的计算 2 电流是如何形成的 通过以上内容的回顾 请你猜想一下通电导线在磁场中受安培力力的本质是什么 电流是由电荷的定向移动形成的 磁场对运动电荷有力的作用 实验验证 阴极射线在磁场中的偏转 1 没有磁场时 接通高压电源可以观察到什么现象 2 光束实质上是什么 3 若在电子束的路径上加磁场 可以观察到什么现象 4 改变磁场的方向 通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向 探究一 磁场对运动电荷是否有力的作用 将蹄形磁铁靠近阴极射线管 发现电子束运动轨迹发生了弯曲 一束电子流 运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力 荷兰物理学家洛伦兹 lorentz 1853 1928 追问1 猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向 运动电荷速度方向有关系是否正确 追问3 可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢 追问2 三者方向在空间上存在怎样的关系 追问4 如何判断运动的负电荷在磁场中受到洛伦兹力的方向 探究二 如何确定洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向 左手定则 1 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 让磁感线穿过手心 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 2 若为负电荷 四指指向负电荷运动的反方向 那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向 洛伦兹力f与v b三者间的方向关系 b 课堂练习 1 判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 f垂直纸面向外 f垂直纸面向外 探究三洛伦兹力的大小 1 探究思路 猜想洛伦兹力与安培力的关系 安培力 洛伦兹力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 逻辑思维的魅力 2 逻辑推理 洛伦兹力的表达式 建模设有一段长为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 1 电流强度i 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 导线中的电流强度i 导线中的电荷的总个数为n 每个电荷受力为 nqsv nsl 导线受安培力为f安 bil bnqsvl 推导 问题 若此电荷不垂直射入磁场 电荷受到的洛伦兹力又如何呢 洛伦兹力 f qvb v垂直b 1 f洛 qvb v b 2 f洛 0 v b 3 当v与b成一角度 时 f洛 qvbsin 对公式的理解 探究四洛伦兹力的特点 2 洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响 只改变粒子速度的方向 不改变粒子速度的大小 3 洛伦兹力对带电粒子做的功是多少 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直 所以洛伦兹力对运动电荷永远不做功 1 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 当堂检测 1 电子以初速度v垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中 则 a 磁场对电子的作用力始终不变 b 磁场对电子的作用力始终不做功c 电子的速度始终不变 d 电子的动能始终不变 bd 2 一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为v 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场 则它滑至底端时的速率将 a 变大b 变小c 不变d 条件不足 无法判断 c 3 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 以正电荷为例 应用电视显像管的工作原理 1 要使电子打在a点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向外 2 要使电子打在b点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向里 3 要使电子束从a点向b点逐渐移动 偏转磁场应该怎样变化 先垂直纸面向外并逐渐减小 然后垂直纸面向里并逐渐增大 模拟演示 若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从o点射入 则电子的运动轨迹 绕有绝缘的通电导线的铁环 电流方向如图所示 向右偏转 向左偏转 向下偏转 向上偏转 小结 1 洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力安培力是洛伦兹力的宏观表现2 洛伦兹力的方向 左手定则f vf b3 洛伦兹力的大小 f洛 qvbsin v bf洛 qvbv bf洛 04 特点 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 洛伦兹力对运动电荷不做功 作业 1 整理笔记 完成学案 2 完成课后2 3题 洛伦兹力f与v b三者间的方向关系 b 洛伦兹力f与v b三者间的方向关系 b 探究二洛伦兹力的方向 安培力是磁场对电流的作用力 电流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力的方向可以用左手定则判定 理论 猜想 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 1 通电导线中的电流 2