人教版物理选修3-1第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》课件（共22张PPT）.ppt

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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，会知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；判断洛伦兹力的方向；知道洛伦兹力大小的推导知道洛伦兹力大小的推导过程；过程；会利用本节课学的知识简会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。单解释电视显像管的工作原理。复习回顾复习回顾方向方向:IB3 0IB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:sinILBF FF左手定则左手定则2、通电导线中的通电导线中的电流是怎样形成的呢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

2、动形成的电荷的定向移动形成的nqvSI 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. 一、一、探究探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用运动电荷在磁场中是否受到力的作用？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，在阴阳两极间的高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，轰击压作用下，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，可以显示到长条

3、形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。电子束的运动轨迹。结结 论：论：运动电荷在磁场中受到力的作用运动电荷在磁场中受到力的作用这个力叫做洛伦兹力。这个力叫做洛伦兹力。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通电导线在磁场中受到的力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运动电荷在磁场中受到的力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？vFvFvBF垂直于垂直于纸面向外纸面向外F垂直于垂直于纸面

4、向外纸面向外v甲乙丙丁训练巩固：训练巩固：试判断下图中的带电粒子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 BBB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vvvv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

5、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.这段通电导线这段通电导线垂直垂直磁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.F安安qvBF洛电荷量为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,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?V2V1F洛洛=

6、qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N 电子的速率电子的速率v=3106m/s,垂直射垂直射入入B=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

7、子速度方向不变B课课 堂堂 练练 习习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？ 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直垂直（2 2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？ 只只改变改变粒子速度的粒子速度的方向方向，不改变不改变粒子速度的粒子速度的大小大小（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？ 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以所以洛伦兹力对运动电荷不做功洛

8、伦兹力对运动电荷不做功1、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= 01、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 （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B 点向A点逐渐移动,偏转

9、磁场应该怎样变化？先垂直纸面向里并逐渐减小先垂直纸面向里并逐渐减小后垂直纸面向外并逐渐增大后垂直纸面向外并逐渐增大.以正电荷为例以正电荷为例 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“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏磁场使该颗粒流偏向地磁极下落向地磁极下落，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。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。返返 回回第

10、五节运动电荷在磁场中受到的力第五节运动电荷在磁场中受到的力（习题课）（习题课）洛伦兹力方向的判定及大小的计算洛伦兹力方向的判定及大小的计算在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度在图所示的各图中，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.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向出洛伦兹力的方向(1)qvB垂直垂直v斜向左上方斜向左上方(2)0.5qvB垂直纸面向里垂直纸面向里(3)不受洛伦不受洛伦兹力兹力(4)qvB垂直垂直v斜向上斜向上【规律总结规律总结】(1)用左手定则判

11、断洛伦用左手定则判断洛伦兹力方向时，要特别注意运动电荷的正兹力方向时，要特别注意运动电荷的正负，四指应指向正电荷运动的方向，或负，四指应指向正电荷运动的方向，或指向负电荷运动的反方向指向负电荷运动的反方向(2)计算洛伦兹力的大小时，应注意弄清计算洛伦兹力的大小时，应注意弄清v与磁感应强度与磁感应强度B的方向关系当的方向关系当vB时，时，洛伦兹力洛伦兹力FqvB；当；当vB时，时，F0；当；当v与与B成成角角(090)时，应将时，应将v(或或B)进进行分解取它们垂直的分量计算行分解取它们垂直的分量计算变式训练变式训练1阴极射线管中粒子阴极射线管中粒子流向由左向右，其上方放置一根流向由左向右，其上

12、方放置一根通有如图所示电流的直导线，导通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线与阴极射线管平行，则阴极射线将线将()A向上偏转向上偏转 B向下偏转向下偏转C向纸里偏转向纸里偏转 D向纸外偏转向纸外偏转B磁场中带电粒子的平衡问题磁场中带电粒子的平衡问题质量为质量为m，带电量为，带电量为q的微粒，以速度的微粒，以速度v与水与水平方向成平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场同时存角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带

13、电粒子带何种电荷电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷(2)磁感应强度的大小磁感应强度的大小【思路点拨思路点拨】正确分析带电微粒的受力情况，由平正确分析带电微粒的受力情况，由平衡条件列方程求解衡条件列方程求解【精讲精析精讲精析】(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力为零，微粒受重力mg，电场力，电场力qE，洛伦兹力，洛伦兹力qvB，由，由此可知，微粒带正电，受力如图所示此可知，微粒带正电，受力如图所示质量为质量为0.1 g的小物块，带有的小物块，带有5104 C的电荷量，的电荷量，放在倾角为放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于的绝缘光滑斜面上，

14、整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够设斜面足够长，长，g10 m/s2)，问：，问：带电体在匀强磁场中运动的动态分析带电体在匀强磁场中运动的动态分析(1)物块带电性质？物块带电性质？(2)物块离开斜面时的速度为多少？物块离开斜面时的速度为多少？(3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？物块在斜面上滑行的最大距离是多少？变式训练变式训练2如图所示，质量为如图所示，质量为m的带正电小球从静止的带正电小球从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁

15、感应强度为开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁感应强度为B的匀强的匀强磁场方向水平垂直纸面向外，并与小球运动方向垂磁场方向水平垂直纸面向外，并与小球运动方向垂直若小球电荷量为直若小球电荷量为q，球与墙间的动摩擦因数为，球与墙间的动摩擦因数为，则，则小球沿竖直的绝缘墙下滑的最大速度和最大加速度各多小球沿竖直的绝缘墙下滑的最大速度和最大加速度各多大？大？如图是磁流体发电机的示意图，两极板间如图是磁流体发电机的示意图，两极板间的匀强磁场磁感应强度为的匀强磁场磁感应强度为B0.5 T，极板间距，极板间距d20 cm，如果要求该发电机的输出电压为，如果要求该发电机的输出电压为U20 V，则离子的速率为多少？，则

16、离子的速率为多少？洛伦兹力在实际中的应用洛伦兹力在实际中的应用【自主解答】【自主解答】 等粒子体以一定速度进入磁场等粒子体以一定速度进入磁场后，在洛伦兹力作用下正离子向上极板、负离后，在洛伦兹力作用下正离子向上极板、负离子向下极板偏转，上下极板因聚集了异种电荷子向下极板偏转，上下极板因聚集了异种电荷从而使两板之间产生电压，当离子在两极间匀从而使两板之间产生电压，当离子在两极间匀速运动时，电压达到稳定此时有速运动时，电压达到稳定此时有 qUdqvB，得得 vUBd，代入数据得，代入数据得 v200 m/s. 【总结总结】当离子不再偏向极板时，极当离子不再偏向极板时，极板所带电荷量稳定，两板之间电

17、压稳定，板所带电荷量稳定，两板之间电压稳定，此时离子应处于匀速直线运动状态，利此时离子应处于匀速直线运动状态，利用平衡条件即可求解用平衡条件即可求解变式训练变式训练3如图所示为一速度选择器，内有一磁感应如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度以速度v水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转(不计不计重力重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是()A大小为大小为B/v，粒子带正电时，方，粒子带正电时，方向向上向向上B大小为大小为B/v，粒子带负电时，方，粒子带负电时，方向向上向向上C大小为大小为Bv，方向向下，与粒子，方向向下，与粒子带何种带何种电荷无关电荷无关D大小为大小为Bv，方向向上，与粒子，方向向上，与粒子带何种电荷无关带何种电荷无关D