磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(優(yōu)秀課件)

1、課題：課題：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用執(zhí)教人執(zhí)教人:美麗的北極極光美麗的北極極光同學(xué)們知道極光是怎樣形成的嗎？同學(xué)們知道極光是怎樣形成的嗎？答：答：電荷的定向移動(dòng)形成電流電荷的定向移動(dòng)形成電流. 物理學(xué)中規(guī)定物理學(xué)中規(guī)定正電荷正電荷定向移動(dòng)定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较虻姆较驗(yàn)殡娏鞣较?電流的微觀表達(dá)式為電流的微觀表達(dá)式為問(wèn)題思考問(wèn)題思考1、電流是怎樣形成的、電流是怎樣形成的?電流的電流的方向是怎樣規(guī)定的方向是怎樣規(guī)定的?電流的微觀電流的微觀表達(dá)式（決定式）是什么表達(dá)式（決定式）是什么?Snq答：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為答：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力安培力.安培力的方向用左手定則來(lái)判安

2、培力的方向用左手定則來(lái)判斷斷. 其大小為其大小為 F=BIL(BL)2、什么叫做安培力、什么叫做安培力?怎樣判斷怎樣判斷安培力的方向安培力的方向?安培力的大小安培力的大小為多少為多少?猜想猜想: 既然磁場(chǎng)對(duì)電流有既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，而電流又是力的作用，而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的，由電荷定向移動(dòng)形成的，那么很有可能是那么很有可能是磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)對(duì)定向移動(dòng)的電荷定向移動(dòng)的電荷有力的有力的作用作用。實(shí)驗(yàn)：用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。實(shí)驗(yàn)：用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在真空玻璃管內(nèi)安裝一個(gè)在真空玻璃管內(nèi)安裝一個(gè)陰極、一個(gè)陽(yáng)極陰極、一個(gè)陽(yáng)極. .陰極接高陰極接

3、高電壓的負(fù)極、陽(yáng)極接正極電壓的負(fù)極、陽(yáng)極接正極. .陰極能夠發(fā)射電子陰極能夠發(fā)射電子, ,電子束電子束在兩極之間的電場(chǎng)力的作在兩極之間的電場(chǎng)力的作用下從陰極飛向陽(yáng)極用下從陰極飛向陽(yáng)極. .這個(gè)這個(gè)管子叫做管子叫做陰極射線管陰極射線管. .為了為了顯示電子束運(yùn)動(dòng)的情況顯示電子束運(yùn)動(dòng)的情況, ,管管內(nèi)裝有長(zhǎng)條形的熒光屏內(nèi)裝有長(zhǎng)條形的熒光屏, ,屏屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊上的物質(zhì)受到電子的撞擊時(shí)能夠發(fā)光時(shí)能夠發(fā)光, ,顯示出電子束顯示出電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 當(dāng)電子射線管的周圍當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場(chǎng)時(shí)，電子的不存在磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是直線直線。 當(dāng)電子射線

4、管的周圍存在磁當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場(chǎng)時(shí)，電子的場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是曲線曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 運(yùn)動(dòng)電荷確實(shí)受到了運(yùn)動(dòng)電荷確實(shí)受到了磁場(chǎng)的作用力，這個(gè)力通常叫做磁場(chǎng)的作用力，這個(gè)力通常叫做洛倫茲力洛倫茲力。洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆，并在該地上小學(xué)和中學(xué)，成績(jī)優(yōu)異，少年時(shí)就對(duì)物理學(xué)感興趣，同時(shí)還廣泛地閱讀歷史和小說(shuō)，并且熟練地掌握多門外語(yǔ)。 1870年洛倫茲考入萊頓大學(xué)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理和天文。1875年獲博士學(xué)位。 1895年，洛倫茲首先提出了運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛倫茲力。 洛倫茲認(rèn)為一切物質(zhì)分

5、子都含有電子，陰極射線的粒子就是電子。把以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與電子的相互作用。這一理論成功地解釋了塞曼效應(yīng)，與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 洛倫茲于1928年2月4日在荷蘭的哈勃姆去世，終年75歲。為了悼念這位荷蘭近代文化的巨人，舉行葬禮的那天，荷蘭全國(guó)的電信、電話中止三分鐘。世界各地科學(xué)界的著名人物參加了葬禮。愛(ài)因斯坦在洛倫茲墓前致詞說(shuō)：洛倫茲的成就“對(duì)我產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時(shí)代最偉大、最高尚的人”。 洛倫茲（洛倫茲（18531928）一一.洛倫茲力洛倫茲力1.概念：概念：磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷的的作作用力用力叫做叫做洛倫茲力洛倫茲力。2. F洛洛與與F安

6、安的關(guān)系：的關(guān)系：F安安NF洛洛（N為受到的洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)為受到的洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)電荷的總個(gè)數(shù)）電荷的總個(gè)數(shù)） 安培力安培力是洛倫茲力的是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)。 洛倫茲力洛倫茲力是是安培力安培力的的微觀本質(zhì)微觀本質(zhì)。用用左手定則左手定則來(lái)判定來(lái)判定 伸開(kāi)左手，使大姆伸開(kāi)左手，使大姆指跟其余四個(gè)手指垂直，指跟其余四個(gè)手指垂直，且處于同一平面內(nèi)，把且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，四指線垂直穿入手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 ，那么，拇指所指的方向那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲就是正電荷所受洛侖茲力的方向力的方向二、洛倫茲

7、力的方向二、洛倫茲力的方向vF思考思考: 如果運(yùn)動(dòng)的是如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電負(fù)電荷荷而不是而不是正電荷，正電荷，該怎樣判定它所受該怎樣判定它所受到的到的洛倫茲力洛倫茲力的方的方向呢？向呢？vF如果運(yùn)動(dòng)的是如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電負(fù)電荷荷，則四指指向，則四指指向負(fù)負(fù)電荷電荷運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的反方向反方向，那么那么拇指拇指所指的方所指的方向就是向就是負(fù)電荷負(fù)電荷所受所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的方向。判定方法：判定方法：示波器中示波管的原理示波器中示波管的原理V VF F B B +F FV VV V垂直紙面向外垂直紙面向外V VV VF FV V習(xí)題習(xí)題1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，、下列各圖中帶電粒子剛

8、剛進(jìn)入磁場(chǎng)，試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向里垂直紙面向里F F2 2、判斷下列各圖帶電粒子所受、判斷下列各圖帶電粒子所受的洛倫茲力的方向或帶電粒子的的洛倫茲力的方向或帶電粒子的帶電性帶電性 V VF FV V垂直紙面向外垂直紙面向外V VF FV VB B垂直紙面向里垂直紙面向里既然安培力為洛倫茲力既然安培力為洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)的宏觀表現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái)除以這段體所受的安培力來(lái)除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，不就可以求出每個(gè)自由電荷不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力了嗎？所受的洛倫茲力了嗎？想一

9、想想一想1.公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)：F =qvB三三 . 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小設(shè)通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：設(shè)通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：L 橫截面積：橫截面積：S單位體積內(nèi)的電荷數(shù)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的電荷數(shù)：n每個(gè)電荷的帶電量：每個(gè)電荷的帶電量：q電荷定向移動(dòng)的速率：電荷定向移動(dòng)的速率：vI=nqvSF安qvB(nLS)F安=BIL若若v與與B間的夾角為間的夾角為，則，則 F =qvBsin 2.2.公式：公式：F = qvB (只適用于只適用于vB的情況的情況)vv2v1B 當(dāng)速度方向與磁當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向有夾角時(shí)可場(chǎng)方向有夾角時(shí)可采用把速度分解的采用把速度分解的辦法來(lái)求洛倫茲的辦法來(lái)求洛倫茲的大小大小.觀看觀看

10、 洛倫茲力演示儀洛倫茲力演示儀思考與討論：思考與討論：帶電粒子在磁帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？子是否做功？3.3.特點(diǎn)：特點(diǎn)： F F洛洛B, F F洛洛V(垂直于垂直于v v和和B B所所決定的平面決定的平面) ) 洛倫茲力對(duì)電荷不做功洛倫茲力對(duì)電荷不做功 例例11 一個(gè)電子的速率一個(gè)電子的速率V=3V=310106 6 m/sm/s，垂直射入，垂直射入B=0.1TB=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它所受的洛倫茲力為多大？中，它所受的洛倫茲力為多大？（e=1.6e=1.61010-19-19 C C）解：解：F = qvB = evB=1

11、.6 10-19 3 106 0.1N =4.8 10-14N 從太陽(yáng)或其他星體上，從太陽(yáng)或其他星體上， 時(shí)刻都有大量的高能粒子時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱為流放出，稱為宇宙射線宇宙射線。這些高能粒子流，如果都這些高能粒子流，如果都到達(dá)地球，將對(duì)地球上的到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來(lái)危害。慶幸的是，生物帶來(lái)危害。慶幸的是，地球周圍存在地磁場(chǎng)，改地球周圍存在地磁場(chǎng)，改變了宇宙射線中帶電粒子變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)宇宙射線的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)宇宙射線起了一定的阻擋作用。起了一定的阻擋作用。請(qǐng)各位觀看請(qǐng)各位觀看科普視頻科普視頻3、方向判定：、方向判定：左手定則左手定則. FB, FV (F垂直于垂直于v和和B所決定的平面所決定的平面)2、產(chǎn)生條件：電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，且、產(chǎn)生條件：電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，且 V 與與 B不平行不平