高中物理 3.5运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教选修31.ppt

3.5 运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力2021/8/11 星期三1【教学目标教学目标】1知识与技能：知识与技能：知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；知道洛伦兹力大小的推导过程；知道洛伦兹力大小的推导过程；会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。理。2过程与方法：过程与方法：通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力；测能力；通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；通过演示实验，培养学生的观察能力。通过演示实验，培养学生的观察能力。3情感态度与价值观：情感态度与价值观：培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理能力。推理能力。2021/8/11 星期三2复习回顾复习回顾方向方向:IB30IB安培力安培力:1、通电导线在磁场中受到的力、通电导线在磁场中受到的力大小大小:FF左手定则左手定则2021/8/11 星期三32、通电导线中的电流是怎样形成的呢、通电导线中的电流是怎样形成的呢?它的微观表达式是什么？（式中各量意它的微观表达式是什么？（式中各量意义）义）电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的n单位体积内的自由电荷数单位体积内的自由电荷数.q每个自由电荷的电荷每个自由电荷的电荷.v自由电荷定向移动的速率自由电荷定向移动的速率.S横截面积横截面积.2021/8/11 星期三4现现 象：象：极极 光光猜猜 想：想：受力？不受力？受力？不受力？实验验证：实验验证：阴极射线管的原理：阴极射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。示电子束的运动轨迹。结结 论：论：一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？2021/8/11 星期三5阴极射线管阴极射线管1.将电火花计时器输出的高压加在阴极射线管两端将电火花计时器输出的高压加在阴极射线管两端实验步骤实验步骤2.将蹄形磁铁或条形磁铁靠近阴极射线管将蹄形磁铁或条形磁铁靠近阴极射线管探究探究 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力实验演示2021/8/11 星期三6现现 象：象：极极 光光猜猜 想：想：受力？不受力？受力？不受力？实验验证：实验验证：阴极射线管的原理：阴极射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。示电子束的运动轨迹。结结 论：论：一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用2021/8/11 星期三7二、探究洛伦兹力的方向二、探究洛伦兹力的方向猜猜 想：想：左手定则？右手定则？理论分析：理论分析：实验验证：实验验证：阴极射线管实验结结 论：论：左手定则左手定则安培力安培力通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力因因果果微观原因微观原因宏观表现宏观表现运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力洛仑兹力洛仑兹力问问 题题:洛伦兹力的方向怎么判断？2021/8/11 星期三8vFvFvBF垂直于垂直于纸面向外纸面向外F垂直于垂直于纸面向外纸面向外v甲乙丙丁训练巩固：试判断下图中的带电粒子训练巩固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 BBB2021/8/11 星期三9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2021/8/11 星期三10vvvv设有一段长为设有一段长为L，横截面积，横截面积为为S的直导线，单位体积内的自的直导线，单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n，每个自由电荷的，每个自由电荷的电荷量为电荷量为q，自由电荷定向移动，自由电荷定向移动的速率为的速率为v.这段通电导线垂直磁这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为场方向放入磁感应强度为B的匀的匀强磁场中，求：强磁场中，求：(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.2021/8/11 星期三11电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为(v垂直垂直B)问题问题:若带电粒子不垂直射入磁场若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢粒子受到的洛伦兹力又如何呢?2021/8/11 星期三12BvFvBV2V12021/8/11 星期三13(vB)(vB)特例特例:当运动电荷的速度当运动电荷的速度v v方向与磁感应强方向与磁感应强度度B B方向的夹角为方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹，电荷所受的洛伦兹力大小为力大小为 单位：单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)2021/8/11 星期三14F洛洛=qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N 电子的速率电子的速率v=3106m/s,v=3106m/s,垂直射垂直射入入B=0.10TB=0.10T的匀强磁场中的匀强磁场中,它受到的它受到的洛伦兹力是多大洛伦兹力是多大?课课 堂堂 练练 习习解：因为解：因为v垂直垂直B,所以所受洛伦兹力大小所以所受洛伦兹力大小2021/8/11 星期三15当一带正电当一带正电q的粒子以速度的粒子以速度v沿螺线管中轴沿螺线管中轴线进入该通电螺线管线进入该通电螺线管,若不计重力若不计重力,则则()A带电粒子带电粒子速度大小改变速度大小改变B带电粒子速度方向改变带电粒子速度方向改变C带电粒子速度大小不变带电粒子速度大小不变D带电粒子速度方向不变带电粒子速度方向不变CDB课课 堂堂 练练 习习2021/8/11 星期三16思考与讨论思考与讨论（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运动方向垂直（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功2021/8/11 星期三171、构造、构造:电子枪(阴极)偏转线圈荧光屏等四、应用：电视显像管的工作原理四、应用：电视显像管的工作原理2021/8/11 星期三18 （1）、要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外垂直纸面向外（2）、要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向里垂直纸面向里（3）、要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大后垂直纸面向里并逐渐增大.2 2、工作原理：、工作原理：【思考与讨论思考与讨论】2021/8/11 星期三19+以正电荷为例以正电荷为例2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三211、洛伦兹力、洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力 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、洛伦兹力方向：左手定则、洛伦兹力方向：左手定则3、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小：F洛洛=qVBsin VB F洛洛=qVB VB F洛洛=0小结小结:运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力(洛伦兹力洛伦兹力)2021/8/11 星期三22 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为有一种能量被称为“太阳风太阳风”。这是一束可以。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。称之为北极光。返返 回回极光原理极光原理极光原理极光原理观看极光观看极光观看极光观看极光2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24