物理人教版（2019）选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的力（共27张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的力（共27张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-14 10:17:19 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
新课引入
第一章 安培力与洛伦兹力
1.2 磁场对运动电荷的作用力
1、磁场对通电导线的作用力——安培力
电流是如何形成的？
2、对于磁场中的运动电荷，你能够想到什么？
磁场可能对运动电荷有力的作用。
电荷的定向移动形成的
电子束演示器
加上一高电压，炽热的金属丝发射出的电子束，电子与气体激发出荧光。
实验观察到的现象：
1、没磁场，沿直线运动
2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲
结论：
磁场对运动电荷有力的作用
磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力
实验探究
【问题】 洛伦兹力的方向如何判定的？
【推理与猜想】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.洛伦兹力是安培力的微观本质。
3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。
洛伦兹力的方向：
F
v
F
v
1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
二
洛伦兹力的方向-------左手定则
V
v1
v2
V
B
B
F
+
F
+
F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.
探究讨论
总结点拨
1、安培力与洛伦兹力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现
洛伦兹力是安培力的微观本质
2、洛伦兹力的方向判定—左手定则
磁感线——穿入手心
四指——
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
大拇指——所受洛伦兹力的方向
B
v
F洛
B
v
F洛
× × ×
× × ×
× × ×
+
V
V
-
V
垂直纸面向里
F
F=0
例1、试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
巩固应用
例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则( )
A ①是带正电的粒子
B ②是带正电的粒子
C ③是带正电的粒子
D ③是不带电的粒子
A
巩固应用
v
v
【问题】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，那如何推导洛伦兹力大小的公式？
思考讨论
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。
[推导]
这段导体所受的安培力：
I 的微观表达式：
这段导体中含有的自由电荷数：
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
F=BIL
I=nqsv
N=nLs
理论推导
问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？
为B和v之间的夹角
v
B11
B
┴
v
v
v11
┴
洛伦兹力的大小：
F＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.
①当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大.
②当v∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力.
③当电荷相对磁场静止时（v =0）: F洛＝0，即相对磁场静止电荷不受洛伦兹力
总结点拨
例3.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。
巩固应用
一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。
二、洛伦兹力的方向：左手定则。
三、洛伦兹力的大小：
2.F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.
1.左手定则.
1.当v⊥B时，F洛＝qvB
2.当v∥B 时，F洛＝0
课堂小结
1、教材P12第1、2、3题
2、《学法大视野》本节作业。
作业布置
【答案】D
【解析】由安培定则可判断阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则判断阴极射线在磁场中受洛伦兹力方向向上，故正确，错误。
1.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
挑战练习
【答案】D
【解析】、洛伦兹力沿轴负方向；、洛伦兹力沿轴负方向；沿平面入射的电子不能都满足洛伦兹力方向沿轴正方向的条件；若在平面内沿轴负方向射入电子，电子受洛伦兹力最大且指向轴正方向，选项正确。
2.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
挑战练习
3、质量m=0.1×10-3kg的小物块，带有电量为 q=5×10-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角α=30°，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：
(1)物块下滑时，能达到的最大速率为多少？
(2)如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？
挑战练习
显像管
03
电子束的磁偏转
安培力与洛伦兹力
1、主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成
显像管
二.应用：电视显像管
【思考与讨论】
（1）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向
（2）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向
垂直纸面向外
垂直纸面向里
（3）要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.
2．原理：(1)电子枪发射电子．
(2)电子束在磁场中偏转．
(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
3．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动．
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描。 电子束在荧光屏上扫描一行之后，迅速返回（虚线），再做下一行扫描，直到荧光屏的下端,叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光．
4、电视显像管的工作原理
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
新课引入
第一章 安培力与洛伦兹力
1.2 磁场对运动电荷的作用力
1、磁场对通电导线的作用力——安培力
电流是如何形成的？
2、对于磁场中的运动电荷，你能够想到什么？
磁场可能对运动电荷有力的作用。
电荷的定向移动形成的
电子束演示器
加上一高电压，炽热的金属丝发射出的电子束，电子与气体激发出荧光。
实验观察到的现象：
1、没磁场，沿直线运动
2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲
结论：
磁场对运动电荷有力的作用
磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力
实验探究
【问题】 洛伦兹力的方向如何判定的？
【推理与猜想】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.洛伦兹力是安培力的微观本质。
3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。
洛伦兹力的方向：
F
v
F
v
1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
二
洛伦兹力的方向-------左手定则
V
v1
v2
V
B
B
F
+
F
+
F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.
探究讨论
总结点拨
1、安培力与洛伦兹力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现
洛伦兹力是安培力的微观本质
2、洛伦兹力的方向判定—左手定则
磁感线——穿入手心
四指——
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
大拇指——所受洛伦兹力的方向
B
v
F洛
B
v
F洛
× × ×
× × ×
× × ×
+
V
V
-
V
垂直纸面向里
F
F=0
例1、试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
巩固应用
例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则( )
A ①是带正电的粒子
B ②是带正电的粒子
C ③是带正电的粒子
D ③是不带电的粒子
A
巩固应用
v
v
【问题】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，那如何推导洛伦兹力大小的公式？
思考讨论
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。
[推导]
这段导体所受的安培力：
I 的微观表达式：
这段导体中含有的自由电荷数：
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
F=BIL
I=nqsv
N=nLs
理论推导
问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？
为B和v之间的夹角
v
B11
B
┴
v
v
v11
┴
洛伦兹力的大小：
F＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.
①当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大.
②当v∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力.
③当电荷相对磁场静止时（v =0）: F洛＝0，即相对磁场静止电荷不受洛伦兹力
总结点拨
例3.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。
巩固应用
一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。
二、洛伦兹力的方向：左手定则。
三、洛伦兹力的大小：
2.F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.
1.左手定则.
1.当v⊥B时，F洛＝qvB
2.当v∥B 时，F洛＝0
课堂小结
1、教材P12第1、2、3题
2、《学法大视野》本节作业。
作业布置
【答案】D
【解析】由安培定则可判断阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则判断阴极射线在磁场中受洛伦兹力方向向上，故正确，错误。
1.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
挑战练习
【答案】D
【解析】、洛伦兹力沿轴负方向；、洛伦兹力沿轴负方向；沿平面入射的电子不能都满足洛伦兹力方向沿轴正方向的条件；若在平面内沿轴负方向射入电子，电子受洛伦兹力最大且指向轴正方向，选项正确。
2.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
挑战练习
3、质量m=0.1×10-3kg的小物块，带有电量为 q=5×10-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角α=30°，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：
(1)物块下滑时，能达到的最大速率为多少？
(2)如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？
挑战练习
显像管
03
电子束的磁偏转
安培力与洛伦兹力
1、主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成
显像管
二.应用：电视显像管
【思考与讨论】
（1）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向
（2）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向
垂直纸面向外
垂直纸面向里
（3）要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.
2．原理：(1)电子枪发射电子．
(2)电子束在磁场中偏转．
(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
3．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动．
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描。 电子束在荧光屏上扫描一行之后，迅速返回（虚线），再做下一行扫描，直到荧光屏的下端,叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光．
4、电视显像管的工作原理