运动电荷在磁场中受到的力上课

1、【学习目标】【学习目标】1、掌握洛伦兹力方向的判断和大小的计算。、掌握洛伦兹力方向的判断和大小的计算。2、自主学习，合作探究，学会通过严密的、自主学习，合作探究，学会通过严密的逻辑推理和计算探究新知识的方法。逻辑推理和计算探究新知识的方法。3、激情投入、高效学习，培养科学研究、激情投入、高效学习，培养科学研究的方法：即的方法：即“推理推理假设假设实验验证实验验证”知识回顾知识回顾判断下列图中安培力的方向：判断下列图中安培力的方向：FF电流是如何形成的？电流是如何形成的？磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么

2、？荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？磁场可能对运动电荷有力的作用磁场可能对运动电荷有力的作用。导体中的电流是由电荷的定向移动定向移动产生的阴极阴极阳极阳极狭缝狭缝荧光荧光板板电子电子束束实验验证实验验证演示：演示：阴极射线在磁场中的偏转阴极射线在磁场中的偏转当电子射线管的周围不存在磁场时，当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的电子的运动轨迹运动轨迹是是直线直线当电子射线管的周围存在磁场当电子射线管的周围存在磁场时，时，电子的电子的运动轨迹运动轨迹是是曲线曲线磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用结论结论一、洛伦兹力一、洛伦兹力1 1、运动电荷在磁场中、运动电荷在磁场中受到的力称

3、为受到的力称为洛伦兹力洛伦兹力. .2.2.洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力与安培力的关系： 安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现。宏观表现。洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质。微观本质。洛伦兹（洛伦兹（18531928）洛伦兹，荷兰物理学洛伦兹，荷兰物理学家，家，首先提出磁场对首先提出磁场对运动电荷有作用力的运动电荷有作用力的观点。观点。 洛伦兹创立了洛伦兹创立了经典电子论，提出了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，洛伦兹变换公式，19021902年与其学生塞曼年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政的卓著功勋，

4、荷兰政府决定从府决定从19451945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛洛伦兹节伦兹节”。u猜想：猜想：能不能用左手定则来判定？能不能用左手定则来判定？u推理：推理：我们曾经用左手定则判定安培我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则左手定则判定洛伦兹力的方向。判定洛伦兹力的方向。洛仑兹力洛仑兹力F F洛洛的方向如何确定？的方向如何确定？思考思考v1 1、伸开左手，使大拇指和其余四、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手指垂直且处于同一平面内

5、，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，放入磁场中，让磁感线穿入手心，使四指指向使四指指向正电荷正电荷运动的方向，运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。所受洛伦兹力的方向。 2 2、 如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷，则四则四指指向指指向负电荷负电荷运动的运动的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是负电那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。荷所受洛伦兹力的方向。FFvNS下图中电子束的偏转方向？下图中电子束的偏转方向？1实验验证：实验验证：SN 实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。

6、q竖直向上竖直向上竖直向上竖直向上垂直纸面向内垂直纸面向内 垂直纸面向外垂直纸面向外判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向方向 洛伦兹力大小可能会与哪些因素洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关有关?当电荷运动方向跟磁场方向垂直时当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关洛伦兹力的大小跟三个因素相关:1.磁感应强度磁感应强度B2.电荷量电荷量q3.电荷运动快慢电荷运动快慢v三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小vvvv设有一段长为设有一段长为L，横截，横截面积为面积为S的直导线，单位的直导线，单位体积内的自由电荷数为体积内的自由电荷数为n，每个

7、自由电荷的电荷量为每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的，自由电荷定向移动的速率为速率为v.这段通电导线垂这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强直磁场方向放入磁感应强度为度为B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求洛伦兹力洛伦兹力三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小IFvvvv(1)通电导线中的电流通电导线中的电流(2)通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力每个电荷所受的洛伦兹力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安 1. F F洛洛=qVB (VB=qVB (VB）

8、2.F F洛洛= 0 = 0 (VB(VB） 3. 3.当当V V与与B B成一角度成一角度时时V2V1 1. F F洛洛=qVB (VB=qVB (VB） 2.F F洛洛= 0 (VB= 0 (VB）3.3.当当V V与与B B成一角度成一角度时时 F F洛洛=qVBsin=qVBsin （1 1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向和磁）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向和磁场方向有什么关系？洛伦兹力方向与带电粒子场方向有什么关系？洛伦兹力方向与带电粒子运动方向和磁场方向都运动方向和磁场方向都垂直垂直（2 2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？响？ 由

9、于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，直，洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功所以洛伦兹力所以洛伦兹力只只改变改变粒子速度的粒子速度的方向方向，不改变不改变粒子速度的粒子速度的大大小小F vF vF BF B1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向这时粒子所受洛伦兹力的方向 + V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0课堂练习课堂练习: : 2、以下说

10、法中，正确的是() A电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力 B运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 C洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D洛伦兹力可改变运动电荷的速度 解析：当v等于0或v平行B时，洛伦兹力为零，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的大小，只改变速度的方向，C、D均正确 答案：CD 3 3：为了研究某种放射源发出的未知射线，：为了研究某种放射源发出的未知射线，物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成线分裂成a a、b b、c c三束，请分析三束射线的三束，请分析三束射线的电性。电性。试证明：带电粒子具有速度 时，才能沿着图

11、示虚线路径通过这个速度选择器。BEv v 速度选择器速度选择器4.（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？(提示：复习第二章第二节电动势的有关知识。)5、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离

12、的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。NSNSNSNS 6、如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则() AF1F2，a1a2 BF1F2，a1a2 CF1F2，a1a2 DF1F2，a1a2 【反思总结】带电体在洛伦兹力和其他力共同作用下的运动，通常按分析处理力学问题的常规思路进

13、行分析，先分析物体的受力情况，再根据牛顿第二定律或从能量的观点列方程讨论计算 【跟踪发散】21：质量为0.1 g的小物块，带有5104C的电荷量，放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面 (设斜面足够长，g10 m/s2)问： (1)物块带电性质？ (2)物块离开斜面时的速度为多少？ (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？(1)负(2)3.46 m/s(3)1.2 m 7如下图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水

14、平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段() Aa、b一起运动的加速度减小 Ba、b一起运动的加速度增大 Ca、b物块间的摩擦力减小 Da、b物块间的摩擦力增大 1 1、要是电子打在、要是电子打在A A点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要是电子打在、要是电子打在B B点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要是电子打从、要是电子打从A A点向点向B B点逐渐移动，偏转磁场应点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，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。然后垂直