陕西省蓝田县高中物理第三章磁场3.5运动电荷在磁场中受到的力课件2新人教版选修3_1VIP

1、美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光 美丽的极光是来自哪里？美丽的极光是来自哪里？ 怎么样形成的？怎么样形成的？运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力复习复习前面我们学习了磁场对电流的作前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：用力，下面思考两个问题： 1.如图判定安培力的方向如图判定安培力的方向复习复习若已知若已知B=4.0B=4.01010-2-2 T T，导线长，导线长L=10 L=10 cmcm，I=1 A.I=1 A.求：导线所受的安培力求：导线所受的安培力大小？大小？解：解：F=BIL=4F=BIL=41010-2-2 T T1

2、 A1 A0.1 m0.1 m =4 =41010-3-3 N N复习复习2.什么是电流？什么是电流？电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流. . 磁场对通电导线有力的作用，电流是由磁场对通电导线有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，这个力可能是作用电荷的定向移动形成的，这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现荷上的力的宏观表现. .磁场对运动电荷有力磁场对运动电荷有力的作用吗？的作用吗？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探究实验探究实验探究实验探究实验现象：实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿在

3、没有外磁场时，电子束沿直线运动，将磁铁靠近阴极射线直线运动，将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。弯曲。结论：结论：磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用 运动电荷在磁场中受到的作运动电荷在磁场中受到的作用力叫做用力叫做洛伦兹力。洛伦兹力。 洛伦兹与洛伦兹力洛伦兹，荷兰物理学家，洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。有作用力的观点。 洛伦兹洛伦兹创立了经典电子论，提出创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，伦兹了洛伦兹变换公式，伦兹的卓著功勋，荷兰政府的卓著功勋，荷兰政府1902年与其学生塞曼共同年

4、与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛决定从纪念洛决定从1945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛伦兹洛伦兹节节”。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力的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兹力宏观方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用表现为安培力，因此，可以用左手定则左手定则判定判定洛伦兹力的方向。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？思考与讨论思考与讨论左手定则：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四伸

5、开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线从掌心进入，四指指向磁场中，让磁感线从掌心进入，四指指向正电荷运动的方向，那么大拇指所指的方正电荷运动的方向，那么大拇指所指的方向就是向就是运动电荷运动电荷所受的洛伦兹力方向所受的洛伦兹力方向（1）对于正电荷四指指向正电荷的）对于正电荷四指指向正电荷的运动方向运动方向（2）对于负电荷四指指向负电荷运）对于负电荷四指指向负电荷运动的反方向动的反方向洛伦兹力方向判定方法：洛伦兹力方向判定方法：vvFF + V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外

6、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: :思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 设有一段长为设有一段长为L，横截面积为，横截面积为S的的直导线，单位体积内的自由电荷数直导线，单位体积内的自由电荷数为为n，每个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速率为自由电荷定向移动的速率为v。这段。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为强度为B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求（1）通电导线中的电流（微观表达）通电导线中的电流（微观表达式）式）（2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（

7、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BFIvvvv导线中的电流强度导线中的电流强度 I =导线中的电荷的总个数为导线中的电荷的总个数为 N =每个电荷受力为每个电荷受力为nqSvnSL导线受安培力为导线受安培力为 F安安 =BIL=BnqSvL洛伦兹力大小洛伦兹力大小qvBnLSBnqvSLNFF安洛 F F洛洛=qVB ( VB =qVB ( VB ） F F洛洛= 0 ( VB = 0 ( VB ）当当V V与与B B成一角度成一角度时时 洛伦兹力大小洛伦兹力大小V2V1F F洛洛=qVBsin=qVBsin F F洛洛=q

8、VB ( VB =qVB ( VB ） F F洛洛= 0 ( VB = 0 ( VB ）当当V V与与B B成一角度成一角度时时 洛伦兹力大小洛伦兹力大小F F洛洛=qVBsin=qVBsin课堂训练课堂训练电子的速率电子的速率v v=3=310106 6 m/s m/s，垂直射，垂直射入入B B=0.10 T=0.10 T的匀强磁场中，它受到的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？的洛伦兹力是多大？F F洛洛=qvBqvB =1.60=1.601010-19-193 310106 60.100.10 =4.8 =4.81010-14-14 N N解：由题意知解：由题意知v垂直垂直B,由洛伦兹力

9、公式得由洛伦兹力公式得：思考与讨论思考与讨论（1 1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ （2 2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ （3 3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？ 太阳喷射出的带太阳喷射出的带电粒子（称太阳电粒子（称太阳风）受地球磁场风）受地球磁场的作用而进入地的作用而进入地球的两极地区，球的两极地区，轰击高层大气气轰击高层大气气体使其电离的彩体使其电离的彩色发光现象称为色发光现象称为极光极光前呼后应前呼后应课堂训练课堂训练1.1.电子以初速

10、度电子以初速度V V垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为 B B的匀强磁场中的匀强磁场中, ,则则 ( ) ( ) A. A.磁场对电子的作用力始终不变磁场对电子的作用力始终不变. . B. B.磁场对电子的作用力始终不做功磁场对电子的作用力始终不做功 C. C.电子的速度始终不变电子的速度始终不变. . D. D.电子的动能始终不变电子的动能始终不变BD2.2.关于带电粒子所受洛伦兹力关于带电粒子所受洛伦兹力F F和磁感和磁感应强度应强度B B及粒子速度及粒子速度v v三者之间的关系，三者之间的关系，下列说法中正确的下列说法中正确的( )( ) A AF F、B B、v v三者必定均保持

11、垂直三者必定均保持垂直 B BF F必定垂直于必定垂直于B B、v v，但，但B B不一定垂直于不一定垂直于v v C CB B必定垂直于必定垂直于F F、v v，但，但F F不一定垂直于不一定垂直于v v D Dv v必定垂直于必定垂直于F F、B B，但，但F F不一定垂直于不一定垂直于B BBv1v2+洛伦兹力洛伦兹力F F与与v v、B B三者之间的方向关系三者之间的方向关系3 3来自宇宙的质子流，以与地球表面垂来自宇宙的质子流，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，这些质子在进入地球周围的空间时，将将_ A A竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面 B B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转 C C相对于预定地面向西偏转相对于预定地面向西偏转 D D相对于预定地面向北偏转相对于预定地面向北偏转小小 结结1 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 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2 2、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：