§運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力-課件

3.5洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1ppt課件3.5洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1ppt課件洛倫茲力(Lorentzforce)1、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2ppt課件洛倫茲力(Lorentzforce)1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”44洛倫茲力的方向伸開左手：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5ppt課件洛倫茲力的方向伸開左手：磁感線——垂直穿入手心四指——大拇指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6ppt課件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，課堂互動(dòng)講練類型一洛倫茲力方向的判定及大小的計(jì)算例1

在圖3－5－6所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向．圖3－5－67ppt課件課堂互動(dòng)講練類型一洛倫茲力方向的判定及大小的計(jì)算例1 在圖31、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向：課堂練習(xí)8ppt課件1、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向1、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課堂練習(xí):9ppt課件1、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10ppt課件安培力為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：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！v與B成θ時(shí)，F(xiàn)洛=qvBsinθv⊥v∥11ppt課件洛侖茲力的特點(diǎn)1、洛倫茲力的大?。簐∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，(v⊥B)(v∥B)特例:當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的夾角為θ，電荷所受的洛倫茲力大小為

二、洛倫茲力的大小12ppt課件(v⊥B)(v∥B)特例:當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度

電荷在電場(chǎng)中一定要受到電場(chǎng)力的作用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定要受到洛倫茲力的作用電場(chǎng)力F=qE洛倫茲力F=qvB電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向平行洛倫茲力方向與磁場(chǎng)方向垂直電場(chǎng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷不一定做功洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷一定不做功思考與討論

你能指出電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷作用力的不同嗎？1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用關(guān)系的不同：4、做功的不同：13ppt課件電荷在電場(chǎng)中一定要受到電場(chǎng)力的作用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定要-e2v................BT=2πm/eB例

1、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩個(gè)電子分別以速率v和2v沿垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)電子先回到原來的出發(fā)點(diǎn)？?jī)蓚€(gè)電子同時(shí)回到原來的出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)周期和電子的速率無關(guān)軌道半徑與粒子射入的速度成正比v-e兩個(gè)電子軌道半徑如何？14ppt課件-e2v................BT=2πm/eB例例2．一個(gè)帶負(fù)電粒子（質(zhì)量為m，帶電量為q），以速率v在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)（沿著紙面），則該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶镞€是向外？粒子運(yùn)轉(zhuǎn)所形成的環(huán)形電流的大小為多大？-m，qvF=qvB................B勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲釯=q/tI=q/TT=2π（mv/qB）/vI=q/T=q2B/2πm15ppt課件例2．一個(gè)帶負(fù)電粒子（質(zhì)量為m，帶電量為q），以速率v在磁感

2、帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下面說法正確的是（）

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)16ppt課件2、帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下面說法正確3、電子以初速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B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)17ppt課件3、電子以初速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的BD課堂練習(xí)17pC

4、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)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)18ppt課件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，無法判斷B課堂練習(xí)19ppt課件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6、十九世紀(jì)二十年代,以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到:溫度差會(huì)引起電流,安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差,從而提出如下假設(shè):地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流引起的,則該假設(shè)中的電流方向是（）A、由西向東垂直磁子午線

B、由東向西垂直磁子午線

C、由南向北沿磁子午線

D、由赤道向兩極沿磁子午線方向B課堂練習(xí)20ppt課件6、十九世紀(jì)二十年代,以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)例1：一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)．粒子的一段徑跡如下圖所示．徑跡上的每一小段都可近似看成圓?。捎趲щ娏Ｗ邮寡赝镜目諝怆婋x，粒子的能量逐漸減小(帶電量不變)．從圖中情況可以確定A．粒子從a到b，帶正電B．粒子從a到b，帶負(fù)電C．粒子從b到a，帶正電D．粒子從b到a，帶負(fù)電C21ppt課件例1：一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)．粒子的三、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路找圓心畫軌跡1、已知兩點(diǎn)速度方向2、已知一點(diǎn)速度方向和另一點(diǎn)位置兩洛倫茲力方向的延長(zhǎng)線交點(diǎn)為圓心弦的垂直平分線與一直徑的交點(diǎn)為圓心v1Ov2ABv1ABO22ppt課件三、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路找圓心畫軌跡1、已知兩例5、如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子以速度v0從M點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)區(qū)，并由N點(diǎn)射出，O點(diǎn)為圓心，∠AOB=120°，求粒子在磁場(chǎng)區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑R及在磁場(chǎng)區(qū)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。（粒子重力不計(jì)）rR60°30°r/R=tan30°R=rtan60°o't=（60o/360o）T=T/6T=2πR/v030°r/R=sin30°R/r=tan60°23ppt課件例5、如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶四、課堂小結(jié)：（一）、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律垂直入射磁場(chǎng)的帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)F洛=F向（二）、確定帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法定圓心，畫圓弧，求半徑。24ppt課件四、課堂小結(jié)：（一）、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律垂直入射1、找圓心：方法2、定半徑：3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用v⊥R利用弦的中垂線t=（

θ

o/360o）T（二）、確定帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法25ppt課件1、找圓心：方法注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半入射角300時(shí)26ppt課件入射角300時(shí)26ppt課件27ppt課件27ppt課件入射角1500時(shí)28ppt課件入射角1500時(shí)28ppt課件粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱規(guī)律：從同一直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。1、兩個(gè)對(duì)稱規(guī)律：29ppt課件粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱規(guī)律：1、兩個(gè)對(duì)稱規(guī)律：29pp變式訓(xùn)練3如圖3－5－13所示，質(zhì)量為m的帶正電小球從靜止開始沿豎直的絕緣墻豎直下滑．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平垂直紙面向外，并與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直．若小球電荷量為q，球與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則小球下滑的最大速度和最大加速度各多大？圖3－5－1330ppt課件變式訓(xùn)練3如圖3－5－13所示，質(zhì)量為m的帶正電小球從靜止31ppt課件31ppt課件

質(zhì)量為0.1g的小物塊，帶有5×10－4C的電荷量，放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上，整個(gè)斜面置于0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖3－5－11所示，物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時(shí)，物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，g＝10m/s2)，問：類型三帶電體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)分析例3圖3－5－1132ppt課件 質(zhì)量為0.1g的小物塊，帶有5×10－4C的電荷量，放(1)物塊帶電性質(zhì)？(2)物塊離開斜面時(shí)的速度為多少？(3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？【思路點(diǎn)撥】先判定洛倫茲力方向，再求離開斜面的臨界速度，最后由動(dòng)能定理求物塊位移．33ppt課件(1)物塊帶電性質(zhì)？33ppt課件34ppt課件34ppt課件2．回旋加速器

35ppt課件2．回旋加速器35ppt課件回旋加速器兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無電場(chǎng)，盒間縫隙有交變電場(chǎng)。電場(chǎng)使粒子加速，磁場(chǎng)使粒子回旋。粒子回旋的周期不隨半徑改變。讓電場(chǎng)方向變化的周期與粒子回旋的周期一致，從而保證粒子始終被加速。36ppt課件回旋加速器兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無電場(chǎng)，盒間縫隙有交變電場(chǎng)。電在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),周期不變每一個(gè)周期加速兩次電場(chǎng)的周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期相同電場(chǎng)一個(gè)周期中方向變化兩次粒子加速的最大速度由盒的半徑?jīng)Q定電場(chǎng)加速過程中,時(shí)間極短,可忽略結(jié)論37ppt課件在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),周期不變結(jié)論37ppt課件例3：關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說法正確的是：A、電場(chǎng)用來加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來加速帶電粒子C、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由加速電壓決定D、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定和加速電壓決定(A)38ppt課件例3：關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說法正確的是：A、電場(chǎng)用

例4：垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅限于寬度為d的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場(chǎng)邊界方向從α點(diǎn)垂直飛入磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示，當(dāng)它飛離磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)θ角．試求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間39ppt課件例4：垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅限于寬度為d的條形區(qū)四、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況研究1、找圓心：方法2、定半徑：3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用v⊥R利用弦的中垂線40ppt課件四、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況研究1、找圓心：方法注意：θ用弧確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法1、物理方法：作出帶電粒子在磁場(chǎng)中兩個(gè)位置所受洛侖茲力，沿