1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件(共23张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-26 19:44:48 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
1.2 磁场对运动电荷的作用力
学习目标
1、通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。
2、知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
3、掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。
4、了解电视显像管的基本构造和工作原理。
导入
思考
我们知道，磁场对通电导线有力的作用；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有力的作用吗？如果有，力的方向和大小又是怎么样的？
内容讲解
一、洛伦兹力的方向
思考
观察阴极射线在磁场中的偏转，在没有外磁场时，电子束呈一条直线；蹄形磁体靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
一、洛伦兹力的方向
洛伦兹力方向的判断——左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心处置进入，并使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
注意：用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向。
一、洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的大小
设有一段长度为l的通电导线，横截面积为S，导线每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的磁场中。
Q＝nqSL＝nqS·vt
推导过程
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力与安培力的关系
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力的计算公式
（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v⊥B）:
F＝qvB
二、洛伦兹力的大小
（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B）:
F＝qvBsinθ
二、洛伦兹力的大小
F=qvBsinθ， 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，即电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大：F=qvB。
(2)当θ=0°或θ=180°时，即电荷运动方向与磁场方向平行时：F=0。
(3)当v=0，即电荷在磁场中静止时：F=0。
洛伦兹力大小的理解
二、洛伦兹力的大小
(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。
(2) 无论磁感应强度B的方向与电荷运动的速度方向是否垂直，洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面。
(3)洛伦兹力永不做功,它只改变电荷的运动方向,不改变电荷的速度大小。但安培力可以做功。
洛伦兹力的特点
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力 电场力
产生条件 (1)电荷相对于磁场运动 (2)运动方向与磁场方向不平行 只要电荷在电场中，就一定受到电场力的作用
大 小 F＝qvBsin θ F＝qE
受力方向 垂直于B和v所决定的平面，但B和v不一定垂直 沿着电场线的切线方向或反方向
作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向
做功特点 永不做功 可做功，也可不做功
洛伦兹力与电场力的比较
1．显像管的工作原理：
（1）电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。
（2）显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化。
三、电子束的偏转
2．速度选择器：
带正电粒子：
（1）受力：静电力qE向下；洛伦兹力qv0B向上
（2）条件： 沿直线匀速通过
（3）规律：qE＝qv0B
结论：能够直线穿过的粒子与粒子的质量、电荷量、电性无关。
思考：如果是带负电的粒子呢？
三、电子束的偏转
3．磁流体发电机：
【情景说明】将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场，使两板间产生电势差，若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间达到的最大电压和最大电流为多少？
【工作原理】
等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有qvB＝qE，
此时两极板间电势差：U＝Ed＝Bdv，
电流大小：I＝ Bdv/R.
三、电子束的偏转
例题分析
四、例题分析
例1.试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是( )
A B C D
解析：根据左手定则可以判断，选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外；选项D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确。
答案：D
D
四、例题分析
例2.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，质量为m、带电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑。若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：
(1)小球的带电性质如何？
(2)此时小球下滑的速度和位移分别为多大？
四、例题分析
五、总结
谢谢！
1.2 磁场对运动电荷的作用力
学习目标
1、通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。
2、知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
3、掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。
4、了解电视显像管的基本构造和工作原理。
导入
思考
我们知道，磁场对通电导线有力的作用；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有力的作用吗？如果有，力的方向和大小又是怎么样的？
内容讲解
一、洛伦兹力的方向
思考
观察阴极射线在磁场中的偏转，在没有外磁场时，电子束呈一条直线；蹄形磁体靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
一、洛伦兹力的方向
洛伦兹力方向的判断——左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心处置进入，并使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
注意：用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向。
一、洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的大小
设有一段长度为l的通电导线，横截面积为S，导线每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的磁场中。
Q＝nqSL＝nqS·vt
推导过程
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力与安培力的关系
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力的计算公式
（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v⊥B）:
F＝qvB
二、洛伦兹力的大小
（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B）:
F＝qvBsinθ
二、洛伦兹力的大小
F=qvBsinθ， 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，即电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大：F=qvB。
(2)当θ=0°或θ=180°时，即电荷运动方向与磁场方向平行时：F=0。
(3)当v=0，即电荷在磁场中静止时：F=0。
洛伦兹力大小的理解
二、洛伦兹力的大小
(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。
(2) 无论磁感应强度B的方向与电荷运动的速度方向是否垂直，洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面。
(3)洛伦兹力永不做功,它只改变电荷的运动方向,不改变电荷的速度大小。但安培力可以做功。
洛伦兹力的特点
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力 电场力
产生条件 (1)电荷相对于磁场运动 (2)运动方向与磁场方向不平行 只要电荷在电场中，就一定受到电场力的作用
大 小 F＝qvBsin θ F＝qE
受力方向 垂直于B和v所决定的平面，但B和v不一定垂直 沿着电场线的切线方向或反方向
作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向
做功特点 永不做功 可做功，也可不做功
洛伦兹力与电场力的比较
1．显像管的工作原理：
（1）电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。
（2）显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化。
三、电子束的偏转
2．速度选择器：
带正电粒子：
（1）受力：静电力qE向下；洛伦兹力qv0B向上
（2）条件： 沿直线匀速通过
（3）规律：qE＝qv0B
结论：能够直线穿过的粒子与粒子的质量、电荷量、电性无关。
思考：如果是带负电的粒子呢？
三、电子束的偏转
3．磁流体发电机：
【情景说明】将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场，使两板间产生电势差，若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间达到的最大电压和最大电流为多少？
【工作原理】
等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有qvB＝qE，
此时两极板间电势差：U＝Ed＝Bdv，
电流大小：I＝ Bdv/R.
三、电子束的偏转
例题分析
四、例题分析
例1.试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是( )
A B C D
解析：根据左手定则可以判断，选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外；选项D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确。
答案：D
D
四、例题分析
例2.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，质量为m、带电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑。若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：
(1)小球的带电性质如何？
(2)此时小球下滑的速度和位移分别为多大？
四、例题分析
五、总结
谢谢！