第2节磁场对运动电荷的作用.ppt

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1、棠湖中学高二物理备课组棠湖中学高二物理备课组第三章第三章 磁场磁场第四节磁场对运动电荷的作用第四节磁场对运动电荷的作用 演示实验：用阴极射线管研究磁场对运动电演示实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图荷的作用。如图创境设问创境设问问题问题整合整合:1、如何推导洛伦兹力大小的计算公式？、如何推导洛伦兹力大小的计算公式？2、洛伦兹力与电场力有何异同？、洛伦兹力与电场力有何异同？3、为什么洛伦兹力不做功？、为什么洛伦兹力不做功？4.解决磁场中圆周运动问题的一思路和方法解决磁场中圆周运动问题的一思路和方法怎样怎样?5.带电粒子在有界直线匀强磁场和圆形匀强带电粒子在有界直线匀强磁场和圆形匀强磁

2、场区域内的运动各有何特点？磁场区域内的运动各有何特点？问题整合问题整合 1、知道什么是洛伦兹力。、知道什么是洛伦兹力。2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。3、知道洛伦兹力大小的推理过程。、知道洛伦兹力大小的推理过程。4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。洛伦兹力大小的计算。5、理解洛伦兹力对电荷不做功。、理解洛伦兹力对电荷不做功。学习目标学习目标作业布置作业布置互动解疑互动解疑问题探究一：问题探究一：对洛伦兹力的理解对洛伦兹力的理解 问题探究二：带电粒子在有界磁场中的匀速圆周运动问题探究二：带电粒

3、子在有界磁场中的匀速圆周运动 问题探究三：带电粒子在匀强磁场中轨道半径的确定问题探究三：带电粒子在匀强磁场中轨道半径的确定 问题探究四：带电粒子在有界磁场中的临界问题问题探究四：带电粒子在有界磁场中的临界问题 一、洛伦兹力一、洛伦兹力1、概念：运动电荷在磁场中受到的作用力、概念：运动电荷在磁场中受到的作用力安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质安培力安培力洛仑兹力洛仑兹力磁场对磁场对电流电流的作用的作用磁场对磁场对运动电荷运动电荷的作用的作用因因果果微观原因微观原因宏观表现宏观表现2、洛伦兹力的方向、左手定则、洛伦兹力的方向、左

4、手定则vv（1 1）、）、伸开左手，使大拇指和其伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，若手心，若四指指向四指指向正正电荷运动的方电荷运动的方向向，那么拇指所指的方向就使正电，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向荷所受洛伦兹力的方向 （2 2）、若四指指向）、若四指指向负负电荷运动的电荷运动的反方向反方向，那么拇指所指的方向就，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向是负电荷所受洛伦兹力的方向ffvFvFvBF垂直于纸垂直于纸面向外面向外F垂直于纸垂直于纸面向外面向外v甲

5、乙丙丁试判断下图中的带电粒子刚进入磁场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时所受洛伦兹力的方向 BBB 以相同速度进入同一磁场的以相同速度进入同一磁场的正、负正、负电荷受到的洛伦兹力方向电荷受到的洛伦兹力方向相反相反3 3、洛伦兹力的大小、洛伦兹力的大小设有一段长为设有一段长为L，横截面积为，横截面积为S的直导线，单位体的直导线，单位体积内的自由电荷数为积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求的匀

6、强磁场中，求IFvvvv（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电荷量为电荷量为q的粒子以速度的粒子以速度v运动时，如果速运动时，如果速度方向与磁感应强度方向度方向与磁感应强度方向垂直垂直，那么粒子所受，那么粒子所受的洛伦兹力为的洛伦兹力为(vB)若带电粒子若带电粒子不垂直不垂直射入磁场，粒子受到的洛伦兹射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢力又如何呢?(vB)(vB)特例特例:4、洛伦兹力的特点：、洛伦兹力的特点：（2）、洛伦兹力）、洛伦兹力只改变速度

7、的方向只改变速度的方向,不改变速度的大小不改变速度的大小.（1）、洛伦兹力的方向）、洛伦兹力的方向总是总是既垂直于速度，又既垂直于速度，又垂直于磁场，垂直于磁场，即即F垂直于垂直于v和和B所组成的所组成的平面平面.Fv FB FSvB洛伦兹力对电荷只起洛伦兹力对电荷只起洛伦兹力对电荷只起洛伦兹力对电荷只起向心力向心力向心力向心力的作用，故只在洛伦兹力的的作用，故只在洛伦兹力的的作用，故只在洛伦兹力的的作用，故只在洛伦兹力的作用下，电荷将作什么运动？作用下，电荷将作什么运动？作用下，电荷将作什么运动？作用下，电荷将作什么运动？匀速圆周运动。匀速圆周运动。匀速圆周运动。匀速圆周运动。（3）、洛伦兹

8、力对电荷）、洛伦兹力对电荷总是不做功总是不做功.1 1、关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是、关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是()()A.A.安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力B.B.安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.C.安培力和洛伦兹力，二者是等价的安培力和洛伦兹力，二者是等价的D.D.安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功【解析解析】选选B B、D.D.安培力和洛伦兹力在本质上都是磁场对运动安培力和洛伦

9、兹力在本质上都是磁场对运动电荷的作用力，故电荷的作用力，故A A错误错误B B正确；安培力和洛伦兹力虽然本质相正确；安培力和洛伦兹力虽然本质相同，但安培力对导体能做功而洛伦兹力对运动电荷不能做功，同，但安培力对导体能做功而洛伦兹力对运动电荷不能做功，故故C C错误错误D D正确正确.练习练习1：下列说法正确的是：下列说法正确的是：()A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用；受到洛伦兹力的作用；B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零；处的磁感应强度一定为零；C.洛伦兹力既不

10、能改变带电子粒子的动能，也洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动能，也不能改变带电粒子的加速度；不能改变带电粒子的加速度；D.洛伦兹力对带电粒子不做功。洛伦兹力对带电粒子不做功。互互动动解疑（一）解疑（一）对洛伦兹力对洛伦兹力的理解（的理解（达达成目成目标标1 1）例例1.1.如如图图所示，甲是一个所示，甲是一个带带正正电电的小物的小物块块，乙是，乙是一个不一个不带电带电的的绝缘绝缘体，甲、乙叠放在一起静置于体，甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上，地板上方空粗糙的水平地板上，地板上方空间间有垂直有垂直纸纸面向面向里的匀里的匀强强磁磁场场，现现用水平恒力拉乙物用水平恒力拉乙物块块，使甲、，使甲、乙

11、无相乙无相对对滑滑动动地一起水平向左加速运地一起水平向左加速运动动，在加速，在加速运运动阶动阶段段 （）A.A.乙物乙物块块与地之与地之间间的摩擦力不断增大的摩擦力不断增大 B.B.甲、乙两物甲、乙两物块间块间的摩擦力不断增大的摩擦力不断增大 C.C.甲、乙两物甲、乙两物块间块间的摩擦力大小不的摩擦力大小不变变 D.D.甲、乙两物甲、乙两物块间块间的摩擦力不断减小的摩擦力不断减小1、带电粒子、带电粒子垂直垂直进入匀强磁场中，粒子在进入匀强磁场中，粒子在垂直垂直磁磁场方向的平面内做场方向的平面内做匀速圆周运动匀速圆周运动2 2、说明、说明:（1 1）、轨道半径和粒子的运动速率成正比。）、轨道半径

12、和粒子的运动速率成正比。（2 2）、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期）、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。和运动速率无关。二、带电粒子在匀强磁场中的运动二、带电粒子在匀强磁场中的运动3、带电粒子在磁场中运动情况研究思路、带电粒子在磁场中运动情况研究思路1）、找圆心：方法）、找圆心：方法2）、定半径：）、定半径：3）、确定运动时间：）、确定运动时间：注意：用弧度表示用弧度表示几何法求半径几何法求半径向心力公式求半径向心力公式求半径利用利用v R利用弦的中垂线利用弦的中垂线互互动动解疑（四）带电粒子在有界磁场中的临界问题解疑（四）带电粒子在有界磁场中的临界问题（达成目标（达成目标3 3、4 4）例例4.长为长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为强度为B，板间距离为，板间距离为L，板不带电。现有质量为，板不带电。现有质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电粒子（重力不计），从左边极板间中点处垂直磁场的带正电粒子（重力不计），从左边极板间中点处垂直磁场以速度以速度v水平入射，如图所示。欲使粒子不打在极板上，可采水平入射，如图所示。欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（用的办法是（）知识小结知识小结必做题：必做题：学与导学与导选做题：选做题：学与导学与导思考题：思考题：学与导学与导作业布置作业布置