2016年春高中物理人教选修3-1课件 第3章 5运动电荷在磁场中受到的力

1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 第三章磁场第三章磁场成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 磁场磁场第三章第三章第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 5运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力 第三章第三章第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主

2、梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 学习目标定位学习目标定位第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力。转，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。的大小。了解电子束的磁

3、偏转原理以及在科学技术了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。中的应用。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 课堂情景切入课堂情景切入第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？从宇宙深处射来的带电粒子，为什么不能直射地屏幕发光？从宇宙深处射来的带电粒子，为什么不能直射地球？为什么只在地球两极形成绚丽多彩的极光？球？为什么只在地球两极形成绚

4、丽多彩的极光？解开这些解开这些问题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规律。问题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规律。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 知识自主梳理知识自主梳理第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 洛伦兹力的方向和大小洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力洛伦兹力_在磁场中所受的力。在磁场中所受的力。2洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力和安培力的关系通电导线在磁场中受到的安培力，实际上是在导线中通电导线在磁场中受到的安培力，实

5、际上是在导线中_所受到的洛伦兹力的宏观表现。所受到的洛伦兹力的宏观表现。运动电荷运动电荷定向运动的电荷定向运动的电荷第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 3洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让且都与手掌在同一个平面内，让_从掌心进入，并使从掌心进入，并使四指指向四指指向_运动的方向，这时拇指所指的方向就是运运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受动的正电荷在磁场中所受_的方向。负电荷

6、受力的方的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向向与正电荷受力的方向_。(2)洛伦兹力方向特点：洛伦兹力方向特点：FB，Fv，即，即F垂直于垂直于_ 所决定的平面。所决定的平面。磁感线磁感线正电荷正电荷洛伦兹力洛伦兹力相反相反B和和v第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 4洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况时，当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况时，洛伦兹力的大小分别是洛伦兹力的大小分别是(1)当当v与与B成成角时：角时：F_(2)当当vB时：时：F_(3)当当vB时，

7、时，F_qvBsinqvB0第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理1构造构造如图所示，由电子枪、如图所示，由电子枪、_和荧光屏组成。和荧光屏组成。偏转线圈偏转线圈第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 2原理原理(1)电子枪电子枪_。(2)电子束在磁场中电子束在磁场中_。(3)荧光屏被电子束撞击发光。荧光屏被电子束撞击发光。3扫描扫描在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、在偏转区的水平方向和竖直方向

8、都有偏转磁场，其方向、强弱都在强弱都在_，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。下、从左向右不断移动。4偏转线圈偏转线圈使电子束偏转的磁场是由使电子束偏转的磁场是由_产生的。产生的。发射电子发射电子偏转偏转不断变化不断变化两对线圈两对线圈第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 重点难点突破重点难点突破第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向1决定洛伦兹力方向的三个

9、因素决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性电荷的电性(正、负正、负)，速度方向、磁感应强度的方向。当，速度方向、磁感应强度的方向。当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。相反，则洛伦兹力方向将不变。2F、B、v三者方向间的关系三者方向间的关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确定的。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，确定的

10、。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，FB，Fv，即，即F垂直于垂直于B和和v所决定的平面。所决定的平面。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 3洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。特别提醒特别提醒应用左手定则时，当应用左手定则时，当v与

11、与B不垂直时，洛伦兹力不垂直时，洛伦兹力仍垂直于仍垂直于v、B决定的平面，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，决定的平面，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 每时每刻都有大量宇宙射线射向地球，地磁场可以改变每时每刻都有大量宇宙射线射向地球，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有着十分重要的意义。假设有一个带正

12、电这对地球上的生命有着十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它的偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确下，它的偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确的是的是()第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 A向西偏转，不变向西偏转，不变 B向南偏转，不变向南偏转，不变C向北偏转，减小向北偏转，减小 D向东偏转，增大向东偏转，增大答案：答案：D解析：解析：地球表面地磁场的方向由南向北，宇宙射线带电，地球表面地磁场的方向

13、由南向北，宇宙射线带电，根据左手定则可判定，射线自赤道上空竖直下落过程中所受洛根据左手定则可判定，射线自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向东，所以向东偏转，越靠近地球磁场越强，所受伦兹力方向向东，所以向东偏转，越靠近地球磁场越强，所受的洛伦兹力越大，选项的洛伦兹力越大，选项D正确。正确。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 二、洛伦兹力和安培力的区别与联系二、洛伦兹力和安培力的区别与联系区别区别联系联系洛伦兹力是指单个运洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指磁场力，而安培力是

14、指通电导线通电导线(即大量带电粒即大量带电粒子子)所受到的磁场力所受到的磁场力洛伦兹力永不做功，洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功而安培力可以做功安培力是洛伦兹力的宏观表现，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洛伦兹力是安培力的微观解释大小关系：大小关系：F安安NF洛洛(N是导体是导体中定向运动的电荷数中定向运动的电荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向关系：洛伦兹力与安培力的方向，均可用左手定则进行判断方向，均可用左手定则进行判断第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 特别提醒特别提醒尽管安培力是自由电

15、荷定向移动时受到的洛伦尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的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电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。认为。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 三、洛伦兹力与电场力的比较三、洛伦兹力与电场力的比较内容内容洛伦兹力洛伦兹力静电力静电力性质性质磁场对在其中运动磁场对在其中运动的电荷的作用力的电荷的作用力电场对放入其中的电电场对放入其中的电荷的作

16、用力荷的作用力产生条件产生条件v0且且v不与不与B平行平行电场中的电荷一定受电场中的电荷一定受到电场力的作用到电场力的作用大小大小FqvB(vB)FqE力的方向与力的方向与场的方向场的方向的关系的关系一定是一定是FB，Fv正电荷所受力的方向正电荷所受力的方向与电场方向相同，负与电场方向相同，负电荷所受力的方向与电荷所受力的方向与电场方向相反电场方向相反第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 内容内容洛伦兹力洛伦兹力静电力静电力做功情况做功情况任何情况下都不做功任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可可能做正功、负功，也可能

17、不做功能不做功力力F为零为零时，场的时，场的情况情况F为零，为零，B不一定为不一定为零零F为零，为零，E一定为零一定为零作用效果作用效果只改变电荷运动速度只改变电荷运动速度的方向，不改变速度的方向，不改变速度的大小的大小既可以改变电荷运动速度既可以改变电荷运动速度的大小，也可以改变电荷的大小，也可以改变电荷运动速度的方向运动速度的方向第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 (原创题原创题)下列说法正确的是下列说法正确的是()答案：答案：BD第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版

18、 物理物理 选修选修3-1 解析：解析：所有电荷在电场中都要受到电场力的作用，正电荷所有电荷在电场中都要受到电场力的作用，正电荷受力的方向沿电场强度的方向，故受力的方向沿电场强度的方向，故A错错B对；运动电荷在磁场对；运动电荷在磁场中沿平行于磁场的方向运动，不受磁场力的作用，中沿平行于磁场的方向运动，不受磁场力的作用，C错；静止错；静止电荷在磁场中不受磁场力的作用，电荷在磁场中不受磁场力的作用，D对。对。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 四、带电粒子在复合场中的运动四、带电粒子在复合场中的运动1复合场：一般是指电场、

19、磁场和重力场并存，或其中复合场：一般是指电场、磁场和重力场并存，或其中两种场并存，或分区域存在。两种场并存，或分区域存在。2带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路(1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意电场力和洛伦兹力的分析。意电场力和洛伦兹力的分析。(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合。结合。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 (3)电荷在复合场中

20、的运动一般有两种情况电荷在复合场中的运动一般有两种情况直线运动和直线运动和圆周运动。圆周运动。电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时，一定是做匀速直线运动。时，一定是做匀速直线运动。电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动，只能是除洛电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动，只能是除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 特别提醒特别提醒(1)电子、质子、电子、质子、粒子等一般不计重力，带电

21、粒子等一般不计重力，带电小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。(2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运动方向垂直，永不做功的特点。动方向垂直，永不做功的特点。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选

22、修选修3-1 2磁流体发电机磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能。电能。(2)根据左手定则，如下图中的根据左手定则，如下图中的B板是发电机正极。板是发电机正极。(3)磁流体发电机两极板间的距离为磁流体发电机两极板间的距离为d，等粒子体速度为，等粒子体速度为v，磁场磁感应强度为，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差，则两极板间能达到的最大电势差UBdv。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 一种测量血管中血流速度的仪器一种测量血管

23、中血流速度的仪器原理图，如图所示，在动脉血管两侧原理图，如图所示，在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场，设血管直径分别安装电极并加磁场，设血管直径为为2mm，磁场的磁感应强感度为，磁场的磁感应强感度为0.080T，电压表测出的电压为，电压表测出的电压为0.10m V，则血流速度大小为，则血流速度大小为_ m/s。答案：答案：0.63m/s第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 考点题型设计考点题型设计第三章第三章5

24、成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 在下图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度在下图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为均为B，带电粒子的速率均为，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为，带电荷量均为q。试求出图中。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力的大小和方向第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理

25、选修选修3-1 点评：点评：在计算洛伦兹力的大小时，要注意在计算洛伦兹力的大小时，要注意v应取与应取与B垂直垂直的分量。洛伦兹力的方向垂直于的分量。洛伦兹力的方向垂直于v与与B所决定的平面。所决定的平面。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 (哈尔滨六中哈尔滨六中20142015学年高二下学期开学测试学年高二下学期开学测试)用细线用细线和带电小球做成的摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所和带电小球做成的摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所示，在带电小球摆动的过程中，连续两次经过最低点时，相示，在带电小球摆动的过程中，连续两次

26、经过最低点时，相同的物理量是同的物理量是(不计空气阻力不计空气阻力)()A小球受到的洛伦兹力小球受到的洛伦兹力 B摆线的张力摆线的张力C小球的速度小球的速度 D小球的动能小球的动能答案：答案：D第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 带电物体在复合场中的运动带电物体在复合场中的运动第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路

27、成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 点评：点评：本题是带电粒子在复合场中的综合问题，应在分析本题是带电粒子在复合场中的综合问题，应在分析物体受力的基础上，弄清物理过程，根据隐含的临界条件求物体受力的基础上，弄清物理过程，根据隐含的临界条件求解。解。第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 答案：答案：AD第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习

28、指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 物理物理 选修选修3-1 如图所示，磁流体发电机的极板相距如图所示，磁流体发电机的极板相距 d0.2m，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，B1.0T。外电。外电路中可变负载电阻路中可变负载电阻R用导线与极板相连。电离气体以速率用导线与极板相连。电离气体以速率v1100m/s沿极板射入，极板间电离气体等效内阻沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r0.1，试求，试求此发电机的最大输出功率为多大？此发电机的最大输出功率为多大？洛伦兹力与现代科技洛伦兹力与现代科技第三章第三章5成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导