物理磁场对运动电荷的作用力上新人教选修学习教案.ppt

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1、第1页/共21页第一页，共22页。一、磁场一、磁场(cchng)(cchng)对运动电荷存在对运动电荷存在作用力作用力 探索：安培力探索：安培力电荷电荷(dinh)(dinh)运动时受磁场力运动时受磁场力验验证证第2页/共21页第二页，共22页。实验实验(shyn)表明：表明： 阴极射线管（电子射线管）中的电子束阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生在磁场中发生(fshng)(fshng)偏转，磁场对运偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力动电荷确实存在作用力 洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力做洛伦兹力 通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦通电导

2、线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现兹力的宏观表现 第3页/共21页第三页，共22页。二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向(fngxing) (fngxing) 1 1推理：左手定则判断安培力方向，大推理：左手定则判断安培力方向，大量定向移动电荷量定向移动电荷(dinh)(dinh)所受洛伦兹所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向左手定则判定洛伦兹力的方向第4页/共21页第四页，共22页。2 2洛伦兹力的方向由左手定则洛伦兹力的方向由左手定则(dn z)(dn z)判定判定伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且伸开左手，使大拇

3、指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向（1 1）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向的运动方向（2 2）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向运动的反方向第5页/共21页第五页，共22页。例题(lt) 如图表示磁场B的方向、电荷运动(yndng)v的方向和磁场对运动(yndn

4、g)电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，正确的图是( ) 第6页/共21页第六页，共22页。例题(lt) 画出图中带电粒子(lz)所受洛仑兹力的方向或粒子(lz)运动方向 第7页/共21页第七页，共22页。三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小(dxio) (dxio) 1 1推导推导设有一段长度为设有一段长度为L L，横截面积为，横截面积为S S的导线，导线单的导线，导线单位体积内含有位体积内含有(hn yu)(hn yu)的自由电荷数为的自由电荷数为n n，每个自，每个自由电荷的电荷量为由电荷的电荷量为q q，定向移动速率为，定向移动速率为V V这段通这段通电导线垂直

5、磁场方向放入磁感应强度为电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B B的磁场中的磁场中所受的安培力所受的安培力LBnqvSBILF )(安安第8页/共21页第八页，共22页。 安培力可以看做是作用在每个运动电荷安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线上的洛伦兹力的合力，这段导线(doxin)(doxin)中含有的运动电荷数为中含有的运动电荷数为nLSnLS所以洛伦兹力所以洛伦兹力 qvB/nLSFf安 qvBf 即：即：适用适用(shyng)(shyng)条件：速度方向与磁场方向垂直条件：速度方向与磁场方向垂直 第9页/共21页第九页，共22页。f、v（正电荷）与B的方向(fn

6、gxing)关系示意Bfv第10页/共21页第十页，共22页。思考(sko) 若V与B方向(fngxing)不垂直，V与B方向(fngxing)的夹角为，洛伦兹力的大小该怎么表达？ sinqvBf 第11页/共21页第十一页，共22页。f、v（正电荷）与B的方向(fngxing)关系示意BvfBB第12页/共21页第十二页，共22页。四、洛伦兹力的特点四、洛伦兹力的特点(tdin) (tdin) 1 1洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于直于速度，即垂直于v v和和B B所组成所组成(z (z chn)chn)的平面的平面2 2洛伦兹力对电荷不做功

7、，只改变速度洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小的方向，不改变速度的大小第13页/共21页第十三页，共22页。例题(lt) 下列说法中正确的是：（）下列说法中正确的是：（） A磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总是是(zn sh)互相垂直的互相垂直的 B洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向电荷运动方向 C电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和

8、运动方向都垂直 D根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向磁场方向第14页/共21页第十四页，共22页。例题(lt) 一个电子以速度一个电子以速度v逆着磁感线方向进入逆着磁感线方向进入(jnr)一匀强磁场，它在磁场中将做（一匀强磁场，它在磁场中将做（ ） A加速直线运动加速直线运动B减速直线运动减速直线运动 C匀速圆周运动匀速圆周运动D匀速直线运动匀速直线运动第15页/共21页第十五页，共22页。例题(lt) 在阴极射线管上方平行在阴极射线管上方平行(pngxng)放置放置一根通有强电流的长直导线，其电流方一根通有强电流的长直导线，其电流方向

9、从右向左，如图，阴极射线将（向从右向左，如图，阴极射线将（ ） A向纸内偏转向纸内偏转 B向纸外偏转向纸外偏转 C向上偏转向上偏转 D向下偏转向下偏转第16页/共21页第十六页，共22页。例题(lt) 带电量为带电量为q q的粒子，在匀强磁场中运动，下面的粒子，在匀强磁场中运动，下面(xi (xi mian)mian)说法正确的是：说法正确的是：A A只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同B B如果把如果把q q改为改为q q，且速度反向大小不变，则，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变所受的洛伦兹力大小、方向均不变CC只要带电粒子在磁场中

10、运动，就一定受洛伦兹只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用力作用D D带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小度小第17页/共21页第十七页，共22页。解析解析(ji x)：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当小有关，还与速度的方向有关，当v v与与B B平行时，不管平行时，不管v v、B B、q q多大，洛伦兹力总为零将多大，洛伦兹力总为零将q q改为改为q q，且，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，

11、由左手由左手(zushu)(zushu)定则和定则和F=qvBF=qvB可知，洛伦兹力不变可知，洛伦兹力不变所以，正确选项为所以，正确选项为B B第18页/共21页第十八页，共22页。例题(lt) 质量质量m=0.110-3kg的小物块，带有电量为的小物块，带有电量为 q=510-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角=30，物块与斜，物块与斜面间的动摩擦因数面间的动摩擦因数=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：，方向如图，若斜面足够长，问：（1）物块下滑时，能达到）物块下滑时，能达到(d do)

12、的最大速率为多少？的最大速率为多少？（2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？什么情况？ 第19页/共21页第十九页，共22页。小小 结结 运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力兹力 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为洛伦兹力大小为F=qvBF=qvB 洛伦兹力的方向可由左手洛伦兹力的方向可由左手(zushu)(zushu)定则定则来判定来判定 第20页/共21页第二十页，共22页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第21页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结磁场对通电导线有力的作用，电流(dinli)是由电荷的定向移动形成的。阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力。通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。（1）对于正电荷四指指向电流(dinli)方向即指向电荷的运动方向。（2）对于负电荷四指指向电流(dinli)方向即指向电荷运动的反方向。一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀强磁场，它在磁场中将做（ ）。感谢观看第二十二页，共22页。