人教版高二物理選修31第三章35運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力

第五節(jié)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1掌握洛倫茲力的方向和大小及其計(jì)算公式的有關(guān)知識(shí)．2．了解電視顯像管的原理．重點(diǎn)難點(diǎn)：洛倫茲力的大小方向判定．從宇宙深處射來(lái)的帶電粒子為什么只在南北兩極形成神秘莫測(cè)的極光？電視機(jī)的內(nèi)部顯像管中，電子槍射出的是一束細(xì)細(xì)的電子束，為什么整個(gè)屏幕都能發(fā)光？若在電視機(jī)附近放置一個(gè)很強(qiáng)的磁鐵，電視畫(huà)面將會(huì)出現(xiàn)顏色失真的現(xiàn)象，這又是為什么？磁場(chǎng)對(duì)處于磁場(chǎng)中的電流有力的作用電流是怎樣產(chǎn)生的呢？電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流磁場(chǎng)對(duì)放入其中的電流（垂直）有力的作用，而電流是因?yàn)殡姾傻亩ㄏ蜃饔靡苿?dòng)形成的，那么是不是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷也有力的作用？課堂探究陰極射線管陰極陽(yáng)極熒光屏狹縫若在陰陽(yáng)兩極間加上一高電壓，陰極中的熾熱的金屬絲發(fā)射出的電子束，將在熒光屏上激發(fā)出熒光。實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象：1、電子流在磁場(chǎng)中發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲2、當(dāng)磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化時(shí)，電子流的彎曲方向也發(fā)生了改變結(jié)論：1、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用2、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷力的方向與磁場(chǎng)的方向及電荷的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力——洛倫茲力洛倫茲力Lorentforce1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力，叫洛倫茲力。2、洛倫茲力的方向：vF洛vF洛洛倫茲力的方向伸開(kāi)左手：磁感線——垂直穿入手心四指——大拇指——所受洛倫茲力的方向①指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向②指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反向vF洛實(shí)驗(yàn)結(jié)論：洛倫茲力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直F⊥B，又跟電方荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直F⊥v，故洛倫茲力的方向總是垂直于磁感線和運(yùn)動(dòng)電荷所在的平面，即：F安⊥Bv平面思考與討論如圖所示，若將電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)的方向同時(shí)反向，則洛倫茲力的方向是不是也跟著反向？結(jié)論：當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)反向時(shí)，洛倫茲力方向不變。vF洛VBVv1v2VB+洛倫茲力F與v、B三者間的方向關(guān)系BF+FF特別提醒：1判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力的方向，四個(gè)手指要伸向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的相反方向．2電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度的方向v1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向×××××××××+×××××××××VV+VVV+VFL+V垂直紙面向外垂直紙面向里+VFLFLFLFL=0FL=0課堂訓(xùn)練2、研究表明，洛倫茲力的大小與電荷的運(yùn)動(dòng)方向及磁場(chǎng)的方向有關(guān)。1、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力就是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。思考與討論磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線能產(chǎn)生安培力的作用，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，安培力的大小為F安=BIL，而電流就是電荷的定向移動(dòng)形成的，那么，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的洛倫茲力與安培力有什么關(guān)系？洛倫茲力的大小又與什么因素有關(guān)？如圖所示，設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S的導(dǎo)線，導(dǎo)線單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)速率為v，將這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中。洛倫茲力的大小安培力為F安=BIL電流的微觀表達(dá)式為設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電子N=nsL每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為F洛=F安/N故可得F洛=evBI=nesv條件是v⊥B洛倫茲力的大小洛侖茲力的特點(diǎn)1、洛倫茲力的大?。簐∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，F(xiàn)洛=qvB2、洛倫茲力的方向：F洛⊥BF洛⊥vF洛⊥vB平面3、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的大小。重要結(jié)論：洛倫茲力永不做功！v與B成θ時(shí)，F(xiàn)洛=qvBsinθv⊥v∥特別提醒：1安培力是導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2v⊥B時(shí)，洛倫茲力F＝qvB，在v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0，在v＝0時(shí)，F(xiàn)＝03洛倫茲力最重要的一個(gè)特點(diǎn)就是恒不做功．2帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下面說(shuō)法正確的是（）A、只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同B、如果把＋q改為－q，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變C、只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定受洛倫茲力作用D、帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小B課堂練習(xí)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則A、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變B、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功C、電子的速度始終不變D、電子的動(dòng)能始終不變BD課堂練習(xí)C4一長(zhǎng)直螺線管通有交流電，一個(gè)電子以速度v沿著螺線管的軸線射入管內(nèi)，則電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況是：A、勻加速運(yùn)動(dòng)B、勻減速運(yùn)動(dòng)C、勻速直線運(yùn)動(dòng)D、在螺線管內(nèi)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)5如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時(shí)的速率為v；若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證小滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率將（）A、變大B、變小C、不變D、條件不足，無(wú)法判斷B課堂練習(xí)電視顯像管的工作原理電視顯像管應(yīng)用了電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光，一束電子束只能使熒光屏上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)光，而通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈中磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)就可以使整個(gè)熒光屏發(fā)光。1、要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外2、要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里電視顯像管的工作原理思考與討論如圖所示，電視顯像管中，要使電子束從B逐漸向A點(diǎn)掃描，必須加一個(gè)怎樣變化的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？熒光屏中點(diǎn)O的下方，應(yīng)加一垂直向內(nèi)的磁場(chǎng)，且越下方磁場(chǎng)越強(qiáng)，而在O點(diǎn)的上方，應(yīng)加一垂直向外的磁場(chǎng)，且越上方的磁場(chǎng)越強(qiáng)。電視顯像管中的掃描在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)中存在水平方向和豎直方向強(qiáng)弱和方向都在不斷變化的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，于是，電子槍發(fā)出的電子束在熒光屏上的發(fā)光點(diǎn)不斷移動(dòng)，對(duì)圖像進(jìn)行掃描，掃描的路線如圖所示，從a開(kāi)始，逐行進(jìn)行，直到b，且每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，結(jié)果，我們就感覺(jué)到熒光屏上整個(gè)都發(fā)光了。電視顯像管中的掃描在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)中存在水平方向和豎直方向強(qiáng)弱和方向都在不斷變化的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，于是，電子槍發(fā)出的電子束在熒光屏上的發(fā)光點(diǎn)不斷移動(dòng)，對(duì)圖像進(jìn)行掃描，掃描的路線如圖所示，從a開(kāi)始，逐行進(jìn)行，直到b，且每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，結(jié)果，我們就感覺(jué)到熒光屏上整個(gè)都發(fā)光了。速度選擇器

具有不同速度的帶電粒子偏轉(zhuǎn)情況不同，這種裝置能把具有某一