物理：1-1磁场对运动电荷的作用力教学提纲

1、物理：1-1磁场对运动电荷的作用力IIFF运动电荷在磁场中会受到作用力吗？运动电荷在磁场中会受到作用力吗？I洛伦兹（洛伦兹（1853192818531928） 洛伦兹是荷兰物洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，理学家、数学家，18531853年年7 7月月1818日生于日生于阿纳姆。洛伦兹创立阿纳姆。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，了洛伦兹变换公式，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，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

2、为“洛洛伦兹节伦兹节”。演示：阴极射线在磁场中的偏转演示：阴极射线在磁场中的偏转1 1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。2 2、光束实质上是什么？、光束实质上是什么？3 3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？象？4 4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子、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。在各个方向磁场中的受力方向。一一. .磁场对运动电荷的作用力叫做磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力洛伦兹力二、探究洛伦兹力的方向：二、探究洛伦兹力的方

3、向：安培力是磁场对电流的作用力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磁场对电流的作用力实质是磁场对运 动电荷的作用力动电荷的作用力洛伦兹力的方向可以用洛伦兹力的方向可以用 左手定则判定左手定则判定 实验验证：实验验证：理论推导理论推导: :猜想：猜想：猜想正确猜想正确vvffvvBvFF垂直纸面向外垂直纸面向外 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 1 1、可见：以相同速度进入同一磁场

4、的正负电荷受到的洛、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反。伦兹力方向相反。2 2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定则判断洛伦兹力则判断洛伦兹力F F的方向也既垂直于磁场的方向也既垂直于磁场B B的方向又垂直于的方向又垂直于电荷运动速度电荷运动速度v v的方向的方向练一练：练一练：练一练：练一练： 试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向

5、。带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。vFFvv洛伦兹力方向垂直纸面向里 v0vqB洛伦兹力和电场力的区别：洛伦兹力和电场力的区别：电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。作用。2.2.大小：大小：F F电电Eq,FEq,F洛洛=Bqvsin=Bqvsin。3.3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受电场力方向总是

6、平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。运动方向。4.4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。做功。 当一带正电当一带正电q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴线进沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则入该通电螺线管，若不计重力，则 A A带电粒子速度大小改变；带电粒子速度大小改变；B B带电粒子速度方向改变；带电粒子速度方向改变

7、；C C带电粒子速度大小不变；带电粒子速度大小不变；D D带电粒子速度方向不变。带电粒子速度方向不变。CD练一练：练一练：四四 电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等1 1若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？点，偏转磁场应该沿什么方向？2 2若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？3 3若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点移动，偏转磁场应该怎样变化？

8、移动，偏转磁场应该怎样变化？原理：原理：应用电子束磁偏转的道理应用电子束磁偏转的道理洛伦兹力演示仪n工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管 的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场磁场结论：结论：带电粒子带电粒子垂直垂直进入磁场中，粒子在进入磁场中，粒子在垂直垂直磁场方向的磁场方向的平面内做平面内做匀速圆周运动匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。，此洛伦兹力不做功。问题：问题：一带电量为一带电量为q，质量为，质量为m，速度为，速度为v的带电粒子垂直的带电粒子垂直进入磁感应强度为进入磁感应强度为B的匀强磁

9、场中，其半径的匀强磁场中，其半径r和周期和周期T为多大？为多大？实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场，电子的径迹变弯电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场，电子的径迹变弯曲成圆形。曲成圆形。推导推导:粒子做匀速圆周运动所需的向心力粒子做匀速圆周运动所需的向心力 是由是由粒子所受的洛伦兹力提供的粒子所受的洛伦兹力提供的,所以所以rvmF2qBmvr qBmT2rvmqvB2vrT2说明说明:1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。、轨道半径和粒子的运动速率成正比。2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的

10、周期和运动速率无关。、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。1v2v3v例题：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自例题：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自O O点射入匀强磁场中后分成了点射入匀强磁场中后分成了3 3束，其运动轨迹如图，粒子运束，其运动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3OA=OC/2=OD/3，则这三束粒子的速率之比，则这三束粒子的速率之比 = =回旋加速器回旋加速器 1、判断下列粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向、判断下列粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向 +v60 +v-vv45-1234BBBBFF垂直纸面向里垂直纸面向里不受力不受力课堂训练课堂训练v v-VF2、试判断下列各图带电粒子所受洛、试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或磁场的方向、或粒仑兹力的方向、或磁场的方向、或粒子运动方向子运动方向(q,v,B两两垂直两两垂直)垂直纸面向外垂直纸面向外3、电子的速率电子的速率v v=3=310106 6 m/s m/s，垂直射入，垂直射入B B=0.10 T=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？伦兹力是多大？F F洛洛=qvBqvB