2015年高中物理35磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力課件新人教版選修3-1

1、第五節(jié)第五節(jié) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力第三章第三章 磁場磁場回顧復(fù)習(xí)：回顧復(fù)習(xí)：1 1、安培力的定義：、安培力的定義：sinBILF磁場對通電導(dǎo)線的作用力磁場對通電導(dǎo)線的作用力方向的判斷：方向的判斷：左手定則左手定則大小的計(jì)算：大小的計(jì)算：2、電流是如何形成的？電流是如何形成的？3 3、猜想、猜想: :磁場是不是可能對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用？磁場是不是可能對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用？電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)1 1 、沒有磁場時(shí)，接通高壓電源可以觀察到什么現(xiàn)象。、沒有磁場時(shí)，接通高壓電源可以觀察

2、到什么現(xiàn)象。2 2、光束實(shí)質(zhì)上是什么？、光束實(shí)質(zhì)上是什么？3 3、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？4 4、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運(yùn)動(dòng)的電子在各、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運(yùn)動(dòng)的電子在各個(gè)方向磁場中的受力方向。個(gè)方向磁場中的受力方向。電子束的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)電子束的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)電子束的偏轉(zhuǎn)動(dòng)畫電子束的偏轉(zhuǎn)動(dòng)畫一、探究洛倫茲力的方向：一、探究洛倫茲力的方向：安培力是磁場對電流的作用力安培力是磁場對電流的作用力電流是電荷的定向移動(dòng)形成的電流是電荷的定向移動(dòng)形成的 洛倫茲力是磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力是磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 1.1

3、.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2.2.洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)洛倫茲力的方向可以用左手定則判定洛倫茲力的方向可以用左手定則判定 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：理論推導(dǎo)：理論推導(dǎo)：推理與猜想推理與猜想：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力叫做洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力叫做洛倫茲力洛倫茲力：洛倫茲力：二、洛倫茲力的方向二、洛倫茲力的方向-左手定則左手定則vv1 1、 伸開左手，使大拇指和其余四伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)

4、的方向，那若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 2 2、若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的、若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方反方向向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向荷所受洛倫茲力的方向FFvvBvFF垂直紙面向外垂直紙面向外 試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫茲力的方向茲力的方向 1 1、可見：以相同速度進(jìn)入同一磁場的正負(fù)電荷受到、可見：以相同速度進(jìn)入同一磁場的正負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反。的洛倫茲力方向相反。2、安培力方向由左手定

5、則判斷。我們知道安培力的、安培力方向由左手定則判斷。我們知道安培力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于電流方向，同樣也方向既垂直于磁場方向，又垂直于電流方向，同樣也用左手定則判斷洛倫茲力用左手定則判斷洛倫茲力f的方向也既垂直于磁場的方向也既垂直于磁場B的的方向又垂直于電荷運(yùn)動(dòng)速度方向又垂直于電荷運(yùn)動(dòng)速度v的方向的方向練一練：練一練： 試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)方向。電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)方向。vFFvv洛倫茲力方向垂直紙面向里洛倫茲力方向垂直紙面向外v三、探究洛倫茲力的表達(dá)式：三、探究洛倫茲力的表達(dá)式：

6、 設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L，橫截面積為，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自，自由電荷定向移動(dòng)的速率為由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求的勻強(qiáng)磁場中，求（1）電流強(qiáng)度）電流強(qiáng)度I。（2）通電導(dǎo)線所受的安培力）通電導(dǎo)線所受的安培力。（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力。）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力。如果通電導(dǎo)線不和磁場方向垂直，怎么辦？如果通電導(dǎo)線不和磁場方向垂

7、直，怎么辦？( (適用條件：速度方向與磁場方向垂直適用條件：速度方向與磁場方向垂直) )速度速度v與磁場與磁場B的方向夾角為的方向夾角為時(shí)時(shí)I=nqsvF安安ILB（nqsv）LB總電荷數(shù)：總電荷數(shù)：nsLF洛洛vBsinqvBF （為為B與與v的夾角）的夾角）當(dāng)當(dāng)vB時(shí)，時(shí)，F(xiàn)vB洛侖茲力的大?。郝鍋銎澚Φ拇笮。寒?dāng)當(dāng)vB時(shí)，時(shí)，F(xiàn)0sinqvBF （為為B與與v的夾角）的夾角）1、當(dāng)一帶正電、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)重力，則該通電螺線管，若不計(jì)重力，則 （ ）A帶電粒子速度大小改變；帶電粒子速度大小改變；B帶電粒子速度方向

8、改變；帶電粒子速度方向改變；C帶電粒子速度大小不變；帶電粒子速度大小不變；D帶電粒子速度方向不變。帶電粒子速度方向不變。CD四、洛倫茲力的特點(diǎn)四、洛倫茲力的特點(diǎn)（1）洛倫茲力的方向既垂直于磁場方）洛倫茲力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁向，又垂直于速度方向，即垂直于磁場和速度所組成的平面。場和速度所組成的平面。（2）洛倫茲力對電荷不做功，即不改）洛倫茲力對電荷不做功，即不改變速度的大小，只改變速度的方向。變速度的大小，只改變速度的方向。根據(jù)根據(jù)FqvB，也可以從運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛侖，也可以從運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛侖茲力出發(fā)來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，即茲力出發(fā)來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，即qvFB 與

9、電場強(qiáng)度定義式作一下比較與電場強(qiáng)度定義式作一下比較qFE 說明：磁現(xiàn)象只與運(yùn)動(dòng)電荷有關(guān)，表現(xiàn)為定義說明：磁現(xiàn)象只與運(yùn)動(dòng)電荷有關(guān)，表現(xiàn)為定義式中反映運(yùn)動(dòng)的物理量式中反映運(yùn)動(dòng)的物理量v .靜止的電荷產(chǎn)生電場；運(yùn)動(dòng)的電荷除了仍會(huì)產(chǎn)生電靜止的電荷產(chǎn)生電場；運(yùn)動(dòng)的電荷除了仍會(huì)產(chǎn)生電場，還會(huì)產(chǎn)生磁場。靜止電荷受到庫侖力的作用，場，還會(huì)產(chǎn)生磁場。靜止電荷受到庫侖力的作用，運(yùn)動(dòng)電荷不僅受到庫侖力的作用，還會(huì)受到洛侖茲運(yùn)動(dòng)電荷不僅受到庫侖力的作用，還會(huì)受到洛侖茲力的作用。力的作用。五、電視顯像管的工作原理五、電視顯像管的工作原理主要構(gòu)造主要構(gòu)造: :電子槍（陰極）、偏電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等。轉(zhuǎn)線圈、

10、熒光屏等。原理原理: :電子槍發(fā)射電子，電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)，電子槍發(fā)射電子，電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)，熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理1 1若要使電子束在水平方向若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上偏離中心，打在熒光屏上的的點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？什么方向？2 2若要使電子束打在若要使電子束打在B點(diǎn)，磁場應(yīng)該沿什么方向？點(diǎn)，磁場應(yīng)該沿什么方向？3 3如果顯像管內(nèi)的磁場是勻強(qiáng)磁場，會(huì)出現(xiàn)什么如果顯像管內(nèi)的磁場是勻強(qiáng)磁場，會(huì)出現(xiàn)什么情況？情況？4 4若要使電子束打在熒光屏上的位置由若要使電子束打在熒光屏上的位置由逐漸逐漸向向點(diǎn)移動(dòng)（即掃描），偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？點(diǎn)移動(dòng)（即掃描），偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？如果顯像管內(nèi)的磁場是勻強(qiáng)磁場，所有電子都將到達(dá)熒光屏上同一位置。要使電子在屏上掃描，偏轉(zhuǎn)磁場一方面要做周期性變化；