运动电荷在磁场中受到的力教案PPT精.ppt

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1、运动电荷在磁场中受到的力教案PPT第1页，本讲稿共36页第2页，本讲稿共36页第3页，本讲稿共36页第4页，本讲稿共36页第5页，本讲稿共36页第6页，本讲稿共36页第7页，本讲稿共36页美丽的极光 极光出现在哪里？为什么在赤道看不到呢？第8页，本讲稿共36页运动电荷在磁场中受到的力第9页，本讲稿共36页知识回顾：磁场对电流的作用安培力判断下列图中安培力的方向，及大小。判断下列图中安培力的方向，及大小。IB若导线的电流为若导线的电流为I、磁场强度为、磁场强度为B，导线长度，导线长度L，则所受的安培力，则所受的安培力为多少？为多少？第10页，本讲稿共36页知识回顾：磁场对处于磁场中的电流有力的作

2、用电流是怎样产生的呢？电荷的定向移动产生电流电荷的定向移动产生电流第11页，本讲稿共36页【思考与讨论】磁场对放入其中的电流（垂直）有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用？第12页，本讲稿共36页观察阴极射线在磁场中的偏转阴极射线阴极射线-高速运动的电子流高速运动的电子流第13页，本讲稿共36页实验观察到的现象：1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变结论：1、磁场对运动电荷有力的作用2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关运动电荷在磁场中所受的力洛伦兹力第14页，本

3、讲稿共36页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，首先首先提出磁场对运动电荷有作用提出磁场对运动电荷有作用力的观点。力的观点。洛伦兹创立了经洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变典电子论，提出了洛伦兹变换公式，换公式，1902年与其学生塞年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从荷兰政府决定从1945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛伦兹节洛伦兹节”。第15页，本讲稿共36页洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力(Lorentz forceLorentz forceLorentz fo

4、rceLorentz force)1 1 1 1、定义定义定义定义：运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。力。力。力。2 2 2 2、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的方向方向方向方向：vF F洛洛vF F洛洛第16页，本讲稿共36页洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向伸开伸开伸开伸开左手左手左手左手：磁感线磁感线磁感线磁感线穿入手心穿入手心穿入手心穿入手心四指四指四指四指大拇指大拇指大拇指大拇指所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的

5、方向所受洛伦兹力的方向指向指向指向指向正电荷正电荷正电荷正电荷的运动方向的运动方向的运动方向的运动方向指向指向指向指向负电荷负电荷负电荷负电荷运动的反向运动的反向运动的反向运动的反向vF F洛洛 实验结论实验结论实验结论实验结论：洛伦兹力的方向既跟：洛伦兹力的方向既跟：洛伦兹力的方向既跟：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直磁场方向垂直磁场方向垂直磁场方向垂直F F F FB B B B，又跟电荷的运动方，又跟电荷的运动方，又跟电荷的运动方，又跟电荷的运动方向垂直向垂直向垂直向垂直F F F Fv v，故洛伦兹力的方向总是垂，故洛伦兹力的方向总是垂，故洛伦兹力的方向总是垂，故洛伦兹力的方向总是垂直于

6、磁感线和直于磁感线和直于磁感线和直于磁感线和电荷电荷电荷电荷运动所在的平面，运动所在的平面，运动所在的平面，运动所在的平面，即：即：即：即：F F F F洛洛洛洛BBBBv v平面平面平面平面第17页，本讲稿共36页思考与讨论思考与讨论如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？向？结论：当电荷的运动方向和磁场方向同结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，时反向时，洛伦兹力方向不变洛伦兹力方向不变。vF F洛洛第18页，本讲稿共36页请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方请

7、你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方法，找出判断两力方向的共同规律法，找出判断两力方向的共同规律安培力：伸出左手，让磁感线安培力：伸出左手，让磁感线穿过手心，穿过手心，四指指向电流方向四指指向电流方向，拇指所指的方向就是安培力拇指所指的方向就是安培力的方向的方向洛伦兹力：伸出左手，让磁感线洛伦兹力：伸出左手，让磁感线穿过手心，穿过手心，四指指向正电荷的四指指向正电荷的运动方向，（指向负电荷的运动运动方向，（指向负电荷的运动反方向）反方向）拇指所指的方向就是拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向第19页，本讲稿共36页通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏通电导线在磁场中所受的安培力

8、就是洛伦兹力的宏观表现。观表现。安培力：大量运动电荷的在磁场中受到的力安培力：大量运动电荷的在磁场中受到的力洛伦兹力：一个运动电荷在磁场中受到的力洛伦兹力：一个运动电荷在磁场中受到的力思考与讨论思考与讨论 磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为F F安安=B=BI IL L，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？么关系？洛

9、伦兹力的大小又与什么因素有关？第20页，本讲稿共36页 如图所示，设有一段长度为如图所示，设有一段长度为L L，横截面积，横截面积为为S S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，定向移动，定向移动速率为速率为v v，将这段通电导线垂直磁场方向放入，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为磁感应强度为B B的磁场中。的磁场中。洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小第21页，本讲稿共36页安培力为安培力为F F安安=B=BI IL L电流的微观表达电流的微观表达式为式为设导线中共有设导线中共有N N个自

10、由电荷个自由电荷N=nsLN=nsL每个电荷受的磁场力为每个电荷受的磁场力为F F洛洛 =F=F安安/N/N 故可得故可得F F洛洛=q=qvB BI I=nqs=nqsv(条件是条件是vBB)洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小第22页，本讲稿共36页洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点1 1 1 1、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：（1）vBB，F F洛洛=0=0；（2 2）vBB，F F洛洛=q=qvB B（3 3）v与与B成成时，时，F=qvBsinv vv v第23页，本讲稿共36页1 1 1 1、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：、

11、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：F F洛洛BBF F洛洛vF F洛洛vB B平面平面重要结论：洛伦兹力永远不做功！重要结论：洛伦兹力永远不做功！2 2 2 2、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。速度的大小。速度的大小。速度的大小。第24页，本讲稿共36页 电荷在电场中电

12、荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中一定一定一定一定要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中不一定不一定不一定不一定要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用电场力电场力电场力电场力F=qEF=qEF=qEF=qE洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力F=qF=qF=qF=qv vB B B B电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向平行平行平行平行洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁

13、场方向垂直垂直垂直垂直电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷不一定不一定不一定不一定做功做功做功做功洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷一定不一定不一定不一定不做功做功做功做功思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？1 1 1 1、大小的不同：、大小的不同：、大小的不同：、大小的不同：2 2 2 2、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：3

14、3 3 3、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：4 4 4 4、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：第25页，本讲稿共36页电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转电子束在磁场中的偏转原原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。第26页，本讲稿共36页宇宙射

15、线宇宙射线 从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称为为为为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这些高能粒子流。这些高能粒子流。这些高能粒子流。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的若都到达地球，将对地球上的若都到达地球，将对地球上的若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周生物带来危害。但由于地球周生物带来危害。但由于地球周生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作围存在磁场，在洛伦兹力的作围存在磁场，在洛

16、伦兹力的作围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电用下，改变了宇宙射线中带电用下，改变了宇宙射线中带电用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙粒子的运动方向，从而对宇宙粒子的运动方向，从而对宇宙粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。射线起了一定的阻挡作用。射线起了一定的阻挡作用。射线起了一定的阻挡作用。第27页，本讲稿共36页 1 1 1 1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向：课堂

17、练习课堂练习垂直纸面向里垂直纸面向外FF第28页，本讲稿共36页1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向这时粒子所受洛伦兹力的方向 +V VV V+V VV VV V+V VF F+V V垂直纸面向外垂直纸面向外垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FF FF FF=0F=0课堂练习课堂练习:第29页，本讲稿共36页2 2 2 2、带带带带电电电电量量量量为为为为q q q q的的的的粒粒粒粒子子子子，在在在在匀匀匀匀强强强强磁磁磁磁场场场场中中中中运运运运动动动动，下下下下面说法正确的是（面说法正确的是（面说法正确的是（面

18、说法正确的是（）A A 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、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 B B、如如如如果果果果把把把把q q q q改改改改为为为为q q q q，且且且且速速速速度度度度反反反反向向向向大大大大小小小小不不不不变变变变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变C C C C、只只只只要要要要带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子在在在在磁磁磁磁场场场场中中中中运运运运动动动动，就就就就

19、一一一一定定定定受受受受洛洛洛洛伦伦伦伦兹兹兹兹力作用力作用力作用力作用D D D D、带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子受受受受洛洛洛洛伦伦伦伦兹兹兹兹力力力力小小小小，则则则则该该该该磁磁磁磁场场场场的的的的磁磁磁磁感感感感应强度小应强度小应强度小应强度小B B课堂练习课堂练习第30页，本讲稿共36页3 3、电子以初速度、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B B的的匀强磁场中匀强磁场中,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

20、变.D D、电子的动能始终不变、电子的动能始终不变BD课堂练习课堂练习第31页，本讲稿共36页5 5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（则它滑至底端时的速率将（）A A、变大、变大 B B、变小、变小 C C、不变、不变 D D、条件不足，无法判断、条件不足，无法判断B课堂练习课堂练习第32页，本讲稿共36页思考与深化思考与深化若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中，若带

21、电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中，带电粒子在磁场中将会如何运动？带电粒子在磁场中将会如何运动？第33页，本讲稿共36页运动电荷在匀强磁场中的运动运动电荷在匀强磁场中的运动知识回顾：知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中，则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子速度大小。思考在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动。第34页，本讲稿共36页运动电荷在匀强磁场中的运动运动电荷在匀强磁场中的运动第35页，本讲稿共36页观察到的现象：观察到的现象：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动匀速圆周运动问题：问题：1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有关？关？3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有关？关？第36页，本讲稿共36页