【物理】3.5-磁场对运动电荷的作用力-课件1(人教版选修3-1).ppt

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1、【物理】3.5-磁场对运动电荷的作用力-课件1(人教版选修3-1)复习复习方向方向:安培力安培力:磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力大小大小:左手定则左手定则为为B和和I之间的夹角之间的夹角 为什么磁场对通电导线有作用力为什么磁场对通电导线有作用力?【思考】【思考】既然磁场对电流有力的作用既然磁场对电流有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的而电流是由电荷的定向移动形成的.那那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?2021/5/222电子射线管的原理电子射线管的原理:从阴极发射出来电子，在阴阳两极间从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速

2、，形成电子的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。光，可以显示电子束的运动轨迹。阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极狭缝狭缝狭缝狭缝荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏2021/5/2232021/5/224实验现象：实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。曲。结论：磁场对运动电荷有作用力结论：磁场对运动电荷有作用力.2021/5/225荷兰物理学家，他荷兰物理学家，他是电子

3、论的创始人、相是电子论的创始人、相对论中对论中洛伦兹变换洛伦兹变换的建的建立者，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)2021/5/226运动电荷在磁场中受到的作用力运动电荷在磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 磁场对电流有安培力的作用磁场对电流有安培力的作用,而电而电流是由电荷定向运动

4、形成的流是由电荷定向运动形成的,且磁场对且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用运动电荷有洛伦兹力的作用.所以所以安培安培力是洛伦兹力的力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现.一、洛伦兹力的定义一、洛伦兹力的定义为什么磁场对通电导线有作用力为什么磁场对通电导线有作用力?2021/5/227安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力磁场对磁场对电流电流的作用的作用磁场对磁场对运动电荷运动电荷的作用的作用因因果果微观原因微观原因宏观表现宏观表现2021/5/228+IF-IF1.判定安培力方向。判定安培力方向。2.电流方向和电荷运动方向的关系。电流方向和电荷运动方向的关系。3.安培力方向和洛伦兹力方向的关系。安培力方向和洛伦兹

5、力方向的关系。4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。方向的关系。想一想2021/5/229二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向左手定则：左手定则：伸开左手伸开左手,使拇指与其余使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内四指垂直且处于同一平面内;让磁感让磁感线从掌心进入线从掌心进入,使四指指向正电荷运使四指指向正电荷运动的方向动的方向,拇指所指的方向就是正电拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向荷所受洛伦兹力的方向 2021/5/2210如果是如果是负电荷负电荷,我们应如何我们应如何判定洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向?FFvqv-q2021/5/2211

6、四指的方向四指的方向电流的方向电流的方向正电荷的运动方向正电荷的运动方向负电荷运动的负电荷运动的反反方向方向2021/5/22122021/5/2213vFvFvBF垂直于垂直于纸面向外纸面向外F垂直于垂直于纸面向外纸面向外v甲乙丙丁训练巩固：训练巩固：试判断下图中的带电粒子试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 BBB2021/5/22141、以相同速度进入同一磁场的、以相同速度进入同一磁场的 正、负正、负电荷受到的洛伦兹力方向电荷受到的洛伦兹力方向相反相反2、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 垂直垂直于于v和和B组成的平面组成的平面B F洛洛v心得体

7、会心得体会2021/5/2215洛伦兹力大小可能会与哪些因素洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关有关?当电荷运动方向跟磁场方向垂直时当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关洛伦兹力的大小跟三个因素相关:1.磁感应强度磁感应强度B2.电荷量电荷量q3.电荷运动快慢电荷运动快慢v三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小2021/5/2216vvvv设有一段长为设有一段长为L，横截，横截面积为面积为S的直导线，单位的直导线，单位体积内的自由电荷数为体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量，每个自由电荷的电荷量为为q，自由电荷定向移动，自由电荷定向移动的速率为的速率为v.这段通电导线这段

8、通电导线垂直磁场方向放入磁感应垂直磁场方向放入磁感应强度为强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，求求2021/5/2217IFvvvv(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)2021/5/2218电荷量为电荷量为q的粒子以速度的粒子以速度v运动时运动时,如果速度方向与磁感应强度方向如果速度方向与磁感应强度方向垂直垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为那么粒子所受的洛伦兹力为(v垂直垂直B)问题问题:若带电粒子

9、不垂直射入磁场若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢粒子受到的洛伦兹力又如何呢?2021/5/2219V2V12021/5/2220(vB)(vB)特例特例:当运动电荷的速度当运动电荷的速度v v方向与磁感应强方向与磁感应强度度B B方向的夹角为方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹，电荷所受的洛伦兹力大小为力大小为 单位：单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)2021/5/2221根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系向的关系(FV FB),请你推测请你推测:1、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响么影

10、响?2、带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力、带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功对带电粒子是否做功?思考与讨论：思考与讨论：洛伦兹力只改变速度的方向洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小不改变速度的大小.洛伦兹力对电荷不做功洛伦兹力对电荷不做功.2021/5/2222四、洛伦兹力的特点：四、洛伦兹力的特点：2、洛伦兹力、洛伦兹力只改变速度的方向只改变速度的方向,不改变速度的大小不改变速度的大小.3、洛伦兹力对电荷、洛伦兹力对电荷总是不做功总是不做功.1、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向总是总是既垂直于速度既垂直于速度,又又垂直于磁场垂直于磁场,即即垂直于垂直于V和和B所组成的平面

11、所组成的平面.总是总是:FV FB FSVB2021/5/22231、当一带正电、当一带正电q的粒子以速度的粒子以速度V沿螺线管中沿螺线管中轴线进入该通电螺线管中，若不计重力，轴线进入该通电螺线管中，若不计重力，则则 ()A、带电粒子速度大小改变、带电粒子速度大小改变 B、带电粒子速度方向改变、带电粒子速度方向改变 C、带电粒子速度大小不变、带电粒子速度大小不变 D、带电粒子速度方向不变、带电粒子速度方向不变CD课课 堂堂 练练 习习2021/5/22242、电子以初速度、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B的的匀强磁场中匀强磁场中,则则()A、磁场对电子的作用力始终不变、

12、磁场对电子的作用力始终不变.B、磁场对电子的作用力始终不做功、磁场对电子的作用力始终不做功 C、电子的速度始终不变、电子的速度始终不变.D、电子的动能始终不变、电子的动能始终不变BD2021/5/22253、在长直导线、在长直导线AB附近，有一带电小球由绝缘丝线附近，有一带电小球由绝缘丝线悬挂在悬挂在M点，如图所示。当导线中有恒定电流通点，如图所示。当导线中有恒定电流通过时，下列说法正确的是过时，下列说法正确的是 （）A 小球受到磁场力的作用，磁场力的方向与导线小球受到磁场力的作用，磁场力的方向与导线AB垂直且向外；垂直且向外；B 小球受到磁场力的作用，磁场力的方向与导线小球受到磁场力的作用，

13、磁场力的方向与导线AB垂直且向内；垂直且向内；C 小球受到磁场力的作用，磁场力的方向与导线小球受到磁场力的作用，磁场力的方向与导线AB垂直且向左；垂直且向左；D 小球不受磁场力作用。小球不受磁场力作用。D2021/5/22264、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方、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，则这些质子在进入地向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将球周围的空间时，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 V2021/5/22271、洛伦兹力、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现2、洛伦兹力方向：左手定则、洛伦兹力方向：左手定则 F V F B 3、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小：F洛洛=qVBsin VB F洛洛=qVB VB F洛洛=04、洛伦兹力对运动的电荷永不做功！、洛伦兹力对运动的电荷永不做功！2021/5/22282021/5/2229谢谢！