物理：62磁场对运动电荷的作用 课件(鲁科版选修3-1)

1、第第2节磁场对运动电荷的作用节磁场对运动电荷的作用课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.通过实验探究知道洛伦兹力并能通过实验探究知道洛伦兹力并能计算洛伦兹力的大小和判断洛伦兹力的方向计算洛伦兹力的大小和判断洛伦兹力的方向2知道洛伦兹力与安培力之间的联系，能从安知道洛伦兹力与安培力之间的联系，能从安培力的计算公式推导洛伦兹力培力的计算公式推导洛伦兹力的计算公式的计算公式重点难点：重点难点：1.洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力的大小和方向2洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力和安培力的关系核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第2节节磁磁场场对对运运动动电电荷荷的的作作

2、用用课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、磁场对运动电荷有作用吗一、磁场对运动电荷有作用吗1实验探究：实验探究：(1)观察磁场对静止电荷的作用：观察磁场对静止电荷的作用：将带电通草球悬挂于磁场中，带电通草球并没有将带电通草球悬挂于磁场中，带电通草球并没有运动，改变通草球的电荷量，或改变磁感应强度运动，改变通草球的电荷量，或改变磁感应强度的大小和方向，通草球依然没有运动，通过以上的大小和方向，通草球依然没有运动，通过以上现象可以得出什么结论呢？现象可以得出什么结论呢？答：答：_磁场对静止的电荷没有磁场力的作用磁场对静止的电荷没有磁场力的作用(2)磁场对运动电荷的作用：给阴极射线管接

3、上磁场对运动电荷的作用：给阴极射线管接上电源，在射线管内形成电子流，没有磁场时观电源，在射线管内形成电子流，没有磁场时观察电子流的运动轨迹，将蹄形磁体靠近阴极射察电子流的运动轨迹，将蹄形磁体靠近阴极射线管，电子流的运动轨迹有什么变化呢？答：线管，电子流的运动轨迹有什么变化呢？答：_；将磁铁的磁极位置交换，；将磁铁的磁极位置交换，电子流的运动有什么变化？电子流的运动有什么变化？答：答：_2结论：结论：_发生了偏转发生了偏转偏转方向与之前相反偏转方向与之前相反磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用思考感悟思考感悟磁场对运动电荷一定有力的作用吗？磁场对运动电荷一定有力的作用吗？提示：提示：

4、不一定，若不一定，若vB，则不受力，则不受力二、从安培力到洛伦兹力二、从安培力到洛伦兹力1洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1)推导：设有一段长为推导：设有一段长为L的通电导线，横截面积的通电导线，横截面积为为S，单位体积内含有的自由电荷数为，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自，每个自由电荷的电荷量为由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为，定向移动的平均速度为v，垂直放入磁感应强度为垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中导体所受安培力导体所受安培力F_导体中的电流导体中的电流I_导体中的自由电荷总数导体中的自由电荷总数N_BILnqSvnSLqvBqvB垂直垂直左手定则：伸开左手定则

5、：伸开_，拇指与其余四指垂，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线直，且处于同一平面内，让磁感线_穿过穿过手心，四指指向手心，四指指向_运动的方向，那么运动的方向，那么_所指的方向就是所指的方向就是_所受洛伦所受洛伦兹力的方向兹力的方向(2)注意问题注意问题运动电荷所受的洛伦兹力方向与其速度方向始运动电荷所受的洛伦兹力方向与其速度方向始终终_对于在磁场中运动的负电荷，所受洛伦兹力的对于在磁场中运动的负电荷，所受洛伦兹力的方向与正电荷方向与正电荷_左手左手垂直垂直正电荷正电荷拇指拇指正电荷正电荷垂直垂直相反相反核心要点突破核心要点突破一、对洛伦兹力与安培力的理解一、对洛伦兹力与安培力的理

6、解1对洛伦兹力的理解对洛伦兹力的理解(1)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力(2)洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点大小大小a只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛伦兹力洛伦兹力b当当v与与B垂直时垂直时FqvB当当v与与B夹角为夹角为时，时，FqvBsin，其中，其中0或或180时，时，F0.即即v与与B平行时运动电荷平行时运动电荷不受洛伦兹力，不受洛伦兹力，90时，时，FqvB，洛伦兹，洛伦兹力最大力最大方向方向a洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于场方向垂

7、直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系是：三者的方向关系是：FB，Fv，但，但B与与v不一定垂直不一定垂直b洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化但无论怎么变化，洛伦兹力都与运而变化但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直所以洛伦兹力只改变速度的方动方向垂直所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小向，不改变速度的大小2洛伦兹力与安培力的区别和联系洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别区别洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而

8、安培力是指通电直导线所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力场力洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功(2)联系联系安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释安培力的微观解释大小关系：大小关系：F安安NF洛洛(N是导体中定向运动的是导体中定向运动的电荷数电荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断均可用左手定则进行判断特别提醒：特别提醒：(1)洛伦兹力的方向始终与电荷的运洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度动方

9、向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小的大小(2)虽然安培力是洛伦兹力的宏观表现，但也不虽然安培力是洛伦兹力的宏观表现，但也不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷所受洛伦兹力的和，只有当导体静止时，二荷所受洛伦兹力的和，只有当导体静止时，二者才相等者才相等即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关于电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小，关于电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小，下列说法正确的是下列说法正确的是()A在磁场中，静止电荷一定不受洛伦兹力作在磁场中，静止电荷一定不受洛伦兹力作用，运动电荷一定受洛伦兹力的作用用，运动电荷一定受洛伦

10、兹力的作用B在磁场中，运动电荷不一定受到洛伦兹力在磁场中，运动电荷不一定受到洛伦兹力作用作用C运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零该处的磁感应强度一定为零D在磁场中，运动电荷的轨迹一定是曲线在磁场中，运动电荷的轨迹一定是曲线解析：解析：选选B.由实验可以看出，当带电粒子的由实验可以看出，当带电粒子的运动方向和磁感线的方向平行时，带电粒子运动方向和磁感线的方向平行时，带电粒子所受磁场的作用力为零，但该处的磁感应强所受磁场的作用力为零，但该处的磁感应强度不为零度不为零故正确答案为故正确答案为B.二、洛伦兹力与电场力的比较二、洛伦兹力与电场

11、力的比较名称名称项目项目洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力概念概念磁场对放入其中的磁场对放入其中的“运动运动”电荷的作用电荷的作用力力电场对放入其电场对放入其中的电荷的作中的电荷的作用力用力产生条件产生条件磁场中静止电荷、沿磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷磁场方向运动的电荷将不受洛伦兹力将不受洛伦兹力电场中的电荷电场中的电荷无论静止还是无论静止还是沿任何方向运沿任何方向运动都要受到电动都要受到电场力场力名称名称项目项目洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力方向方向“横向力横向力” ” 方向由电方向由电荷正负、磁场方向以及电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之荷运动方向决定，方向之间的关系遵循左手定

12、则间的关系遵循左手定则洛伦兹力方向一定垂直洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动于磁场方向以及电荷运动方向方向“纵向力纵向力” ” 方向由电荷正负、电场方向由电荷正负、电场方向决定方向决定正电荷受力方向与电场正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反向与电场方向相反大小大小当当vB时，时，FqvB当当vB时，时，F0当当v与与B夹角夹角时，时，FqvBsinFqE做功情做功情况况一定不做功一定不做功可能做正功，可能做负功，可能做正功，可能做负功，也可能不做功也可能不做功特别提醒：特别提醒：(1)洛伦兹力垂直于洛伦兹力垂直于v和和B所决定所决定的平面的平

13、面(2)洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电场力在匀强电场中是恒力场力在匀强电场中是恒力即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是动，下列说法正确的是()A带电粒子沿电场线方向射入时，电场力对带带电粒子沿电场线方向射入时，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加电粒子做正功，粒子动能一定增加B带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变对带电粒子不做功，粒子动能不变C带电粒子沿磁感线方向

14、射入时，洛伦兹力对带电粒子沿磁感线方向射入时，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加带电粒子做正功，粒子动能一定增加D不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功电粒子都不做功解析：解析：选选D.带电粒子在电场中受到的电场力只带电粒子在电场中受到的电场力只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由力与位移方向的夹角决定负由力与位移方向的夹角决定对选项对选项A，只有，只有粒子带正电时才成立粒子带正电时才成立垂直射入匀强电场的带垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正电粒子，不管带电性质

15、如何，电场力都会做正功，动能增加功，动能增加带电粒子在磁场中所受洛伦兹带电粒子在磁场中所受洛伦兹力大小除与运动状态有关外，还与力大小除与运动状态有关外，还与角角(磁场方磁场方向与速度方向之间的夹角向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子平行有关，带电粒子平行磁感线方向射入时，不受洛伦兹力作用磁感线方向射入时，不受洛伦兹力作用由于由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功力对带电粒子始终不做功故正确答案为故正确答案为D. (2011年济南高二单元检测年济南高二单元检测)图图621中中所示的是表示磁场磁感应强度所示的是表示磁场磁感应强度

16、B、负电荷运动、负电荷运动方向方向v和磁场对电荷洛伦兹力和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，的相互关系图，这四个图中画得不正确的是这四个图中画得不正确的是(B、v、F两两垂两两垂直直)()图图621课堂互动讲练课堂互动讲练洛伦兹力方向的判断洛伦兹力方向的判断【精讲精析】【精讲精析】带电粒子在磁场中运动所受带电粒子在磁场中运动所受洛伦兹力的方向用左手定则判断，对负电荷四指洛伦兹力的方向用左手定则判断，对负电荷四指要指向运动的反方向，故要指向运动的反方向，故A、B、C方向关系均方向关系均正确，正确，D错误错误【答案】【答案】D【误区警示】【误区警示】做题时需看清本题考查的是负电做题时需看清本题考查

17、的是负电荷所受洛伦兹力的问题荷所受洛伦兹力的问题用左手定则判断负电荷用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向时四指指向负电荷运动的反所受洛伦兹力的方向时四指指向负电荷运动的反方向，这里容易弄混方向，这里容易弄混 在图在图622所示的各图中，匀强磁场的磁所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为感应强度均为B，带电粒子的速率均为，带电粒子的速率均为v，带电，带电荷量均为荷量均为q.试求出图中带电粒子所受的洛伦兹试求出图中带电粒子所受的洛伦兹力力图图622洛伦兹力大小的计算洛伦兹力大小的计算【答案】【答案】见精讲精析见精讲精析【方法总结】【方法总结】(1)洛伦兹力大小的计算要根据洛伦兹力大小的计算要根据

18、公式公式FqBvsin其中其中是速度是速度v与磁感应强度与磁感应强度B的方向的夹角的方向的夹角(2)分析洛伦兹力要注意粒子运动方向、磁场方分析洛伦兹力要注意粒子运动方向、磁场方向以及两个方向的夹角，向以及两个方向的夹角，F洛洛平面平面Bv. (2011年厦门高二测试年厦门高二测试)如图如图623所示，所示，质量为质量为m、带电量为、带电量为q的小球，在倾角为的小球，在倾角为的光的光滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应强度为强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，求：滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，求：(1)小球的带电性