湖南省新田县第一中学高中物理3.5磁吃运动电荷的作用课件新人教版选修3_1.ppt

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1、复习：复习：1.什么是安培力？什么是安培力？2.安培力的方向如何确定？安培力的方向如何确定？有什么特点？有什么特点？3.安培力的大小如何计算？安培力的大小如何计算？提出问题：提出问题：磁磁场场对对通通电电导导线线有有力力的的作作用用，电电流流是是由由电电荷荷的的定定向向移移动动形形成成的的；由由此此我我们们会会想想到到：磁磁场场对对运运动动电电荷有力的作用吗？荷有力的作用吗？1515.5.5 磁场对运动电荷磁场对运动电荷 的作用力的作用力(1(1）一、一、磁场对运动电荷存在作用力磁场对运动电荷存在作用力荷兰物理学家，他荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建

2、对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（应）获得第二届（19021902年）诺贝尔物理学奖。年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为被爱因斯坦称为“我们我们时代最伟大，最高尚的时代最伟大，最高尚的人人”。荷兰物理学家荷兰物理学家 洛伦兹洛伦兹(Lorentz，18531928)二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向伸伸开开左左手手，使使大大拇拇指指跟跟其其余余四四个个手手指指垂垂直直且且处处于于同同一一平平面面内内，把把手手放放入入磁磁场场中中，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿过过手手心心，四四指指指指向向电电流流方方向向，那那么

3、么大大拇拇指指所所指指的的方方向向就就是运动电荷所受的洛伦兹力方向是运动电荷所受的洛伦兹力方向（1 1）对对于于正正电电荷荷四四指指指指向向电电流流方方向向即即指向电荷的运动方向指向电荷的运动方向如如果果是是负负电电荷荷,我我们们应应如如何何判定洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向?FFvqv-q（2）对于）对于负电荷负电荷四指指向电流方向即指四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向向电荷运动的反方向如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，不正确的图是()例题例题1：C画出图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向。例题例题2

4、2：vvvv设设有有一一段段长长为为L，横横截截面面积积为为S的的直直导导线线，单单位位体体积积内内的的自自由由电电荷荷数数为为n，每每个个自自由由电电荷荷的的电电荷荷量量为为q，自自由由电电荷荷定定向向移移动动的的速速率率为为v.这这段段通通电电导导线线垂垂直直磁磁场场方方向向放放入入磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中，求求磁磁场场对对一一个个自自由由电电荷荷的的作作用用力。力。三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小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

5、的洛伦兹力每个电荷所受的洛伦兹力单位：单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)f、v（正电荷）与B的方向关系示意Bfv 若若V V与与B B方方向向不不垂垂直直，V V与与B B方方向向的的夹夹角角为为，洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小该该怎么表达怎么表达？思考：f、v（正电荷）与B的方向关系示意BvfB B 带电粒子的速度方向和磁场不垂直：带电粒子的速度方向和磁场不垂直：1 1洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向既既垂垂直直于于磁磁场场，又又垂垂直直于于速速度度，即即垂垂直直于于v和和B所所组组成成的的平平面面2 2洛洛伦伦兹兹力力对对电电荷荷不不做做功功，只只改改变变速速度度的的方向方向，不改

6、变不改变速度的速度的大小大小四、洛伦兹力的特点四、洛伦兹力的特点 带带电电量量为为q的的粒粒子子，在在匀匀强强磁磁场场中中运运动动，下下面面说说法法正正确确的的是是:():()A A只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同（带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力，不不但但与与速速度度大大小小有有关关，还还与与速速度度的的方方向向有有关关，当当v与与B平平行时，不管行时，不管v v、B、q多大，洛伦兹力总为零多大，洛伦兹力总为零）B B如如果果把把q改改为为q，且且速速度度反反向向大大小小不不变变，则则所所受受的的洛伦兹力大小、方向均不变

7、洛伦兹力大小、方向均不变 （将将q改改为为q，且且速速度度等等值值反反向向，这这时时形形成成的的电电流流方方向向仍仍跟跟原原来来相相同同，由由左左手手定定则则和和F=qvB可知，洛伦兹力不变）可知，洛伦兹力不变）CC只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用 （运动方向与磁场方向平行）（运动方向与磁场方向平行）D D带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小 （F=qvsin)F=qvsin)例题例题3 3：B 例例题题4：一一个个质质量量m0.1g的的小小滑滑块块，带带有有q510-4C的的电电荷

8、荷放放置置在在倾倾角角30的的光光滑滑斜斜面面上上(绝绝缘缘)，斜斜面面置置于于B0.5T的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，如如下下图图所所示示，小小滑滑块块由由静静止止开开始始沿沿斜斜面面滑滑下下，其其斜斜面面足足够够长长，小小滑滑块块滑滑至至某某一位置时，要离开斜面，求：一位置时，要离开斜面，求：(1)小滑块带何种电荷？小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面的瞬时速度多大？小滑块离开斜面的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？该斜面的长度至少多长？(g10m/s2)显象管的工作原理显象管的工作原理1.1.洛伦兹力：洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的磁场力

9、叫洛伦兹运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力力2.2.洛伦兹力的大小：洛伦兹力的大小：运动电荷速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力大小为运动电荷速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力大小为F=0运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为F=qvB当电荷运动方向与磁场方向夹角为当电荷运动方向与磁场方向夹角为 时，洛伦兹力大小时，洛伦兹力大小F=qvBsin.F=qvBsin.3.3.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向：由左手定则来判定由左手定则来判定 小小 结结下列说法中正确的是：（下列说法中正确的是：（）A磁场方向、电荷运动方向、洛仑磁场方向、电荷运

10、动方向、洛仑兹力方向三者总是互相垂直的兹力方向三者总是互相垂直的B洛仑兹力方向一定既垂直于磁场洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向方向，又垂直于电荷运动方向C电荷运动方向与磁场方向可能垂电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直定与磁场方向和运动方向都垂直D根据电荷运动方向和洛仑兹力方根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向向，一定能确定磁场方向例题BC（电荷正负）（电荷正负）（无洛力时）（无洛力时）一个电子以速度一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀强逆着磁感线方向进入一匀强磁场，它

11、在磁场中将做（磁场，它在磁场中将做（）A加速直线运动加速直线运动B减速直线运动减速直线运动C匀速圆周运动匀速圆周运动D匀速直线运动匀速直线运动(磁场方向与电荷运动方向平行）磁场方向与电荷运动方向平行）例题D在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向从右向左，如图，阴极长直导线，其电流方向从右向左，如图，阴极射线将（射线将（）A向纸内偏转向纸内偏转 B向纸外偏转向纸外偏转C向上偏转向上偏转 D向下偏转向下偏转例题C 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入方向射向赤

12、道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线竖直向下沿直线射向地面射向地面B相对于预定地面相对于预定地面向东偏转向东偏转C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转BV V人类首次拍到南北极光人类首次拍到南北极光“同放光彩同放光彩”奇奇景景人类首次拍到南北极光人类首次拍到南北极光“同放光彩同放光彩”奇奇景景+以正电荷为例以正电荷为例 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为有一种能量被称为“太阳风太阳风”。这是一束可以。这是一束可以覆盖地球的强大的

13、带电亚原子颗粒流，该太阳覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏磁场使该颗粒流偏向地磁极下落向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。称之为北极光。