物理人教版（2019）选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力（共22张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力（共22张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 15.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-01 21:44:05 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第2节 磁场对运动电荷的作用力
第一章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
洛伦兹力的方向
01
洛伦兹力的大小
02
洛伦兹力的实际应用
03
极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。
问题1：你知道极光是怎产生的吗？
问题2：带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？
地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
思考1：磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
思考2：电流是如何形成的？
讨论：为什么磁场会对通电导线产生力的作用？
猜测：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能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
实验演示：电子束在磁场中的偏转
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹力大小和方向有什么规律？
安培力
洛仑兹力
磁场对电流的作用
磁场对运动电荷的作用
因
果
微观原因
宏观表现
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
实验：洛伦兹力的方向的判断
猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
一、洛伦兹力的方向
实验结论表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
实验现象
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
洛伦兹力的方向的判断-左手定则
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方向这时拇指所指方向就是该正电荷所受洛伦兹力方向。
注意：若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
洛伦兹力的特点
F洛既与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。
V
v1
v2
V
B
B
F
+
F
+
洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习】 (多选)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是( )
答案：CD
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？
- - - - -
- - - - -
I=nqvS
N=nLS
F=BIL
I
F安
F洛
安培力
洛伦兹力
F安=N·F洛
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
二、洛伦兹力的大小
注意:
1.当v∥B 时，即F洛＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
2.当电荷静止于磁场中时（v =0）: F洛＝0 (即静止电荷不受洛伦兹力)
v
若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？
B11
B
┴
v
v
v11
┴
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
比较项目 洛伦兹力F 电场力F
性质 磁场对运动电荷的作用力 电场对电荷的作用力
产生条件 v≠ 0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用
大小 F ＝qvB(v⊥B) F ＝qE
力方向与场方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反
做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功或不做功
力F为零时场的情况 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零
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
洛伦兹力和电场力的比较
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习】如图，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F，并指出洛伦兹力的方向。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
原理图
显像管的原理：
① 电子枪发射高速电子
② 电子束在磁场中偏转
③ 荧光屏被电子束撞击时发光
运用一：电子束的磁偏转
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、洛伦兹力的实际应用
运用二：速度选择器
平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？
①若qE=qvB，粒子将以速度v 做匀速直线,穿出速度选择器。
②若
向上偏，电场力做负功，电势能增大，动能减小
③若
向下偏，电场力做正功，电势能减小，动能增大
不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？
B
v
v
v
v
U
qE
qvB
当Bqv＝qE
得：U＝Bdv
原理图
等离子体
应用三：磁流体发电机
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
如图所示，厚度为h、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A′ 之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。
原理：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成电场。电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力。当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会形成稳定的电势差，此电势差被称为霍尔电压。
I＝nqvS，S＝hd 联立得
式中的比例系数 称为霍尔系数．
应用四：霍尔元件
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【学以致用1】在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( )
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
【答案】B
【详解】根据安培定则，直导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知，电子受到向下的洛伦兹力，电子将向下偏转，故选项B正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】如图所示，一个带正电荷q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该( )
A．使B的数值增大 B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动 D．使磁场以速率v＝向左移动
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【答案】D
【详解】为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大磁感应强度B，静止电荷在磁场中不受洛伦兹力，A错误；磁场向上移动相当于电荷向下运动，所受洛伦兹力方向向右，不可能平衡重力；磁场以v向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时所受洛伦兹力方向向下，也不可能平衡重力，故B、C错误；磁场以v向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时所受洛伦兹力方向向上，当qvB＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，即v＝，选项D正确。
洛伦兹力
定义
方向
大小
左手定则
公式
应用
F=qvB
布置作业
课堂小结
新课导入
知识讲解
随堂练习
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
第2节 磁场对运动电荷的作用力
第一章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
洛伦兹力的方向
01
洛伦兹力的大小
02
洛伦兹力的实际应用
03
极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。
问题1：你知道极光是怎产生的吗？
问题2：带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？
地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
思考1：磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
思考2：电流是如何形成的？
讨论：为什么磁场会对通电导线产生力的作用？
猜测：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能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
实验演示：电子束在磁场中的偏转
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹力大小和方向有什么规律？
安培力
洛仑兹力
磁场对电流的作用
磁场对运动电荷的作用
因
果
微观原因
宏观表现
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
实验：洛伦兹力的方向的判断
猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
一、洛伦兹力的方向
实验结论表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
实验现象
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
洛伦兹力的方向的判断-左手定则
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方向这时拇指所指方向就是该正电荷所受洛伦兹力方向。
注意：若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
洛伦兹力的特点
F洛既与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。
V
v1
v2
V
B
B
F
+
F
+
洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习】 (多选)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是( )
答案：CD
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？
- - - - -
- - - - -
I=nqvS
N=nLS
F=BIL
I
F安
F洛
安培力
洛伦兹力
F安=N·F洛
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
二、洛伦兹力的大小
注意:
1.当v∥B 时，即F洛＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
2.当电荷静止于磁场中时（v =0）: F洛＝0 (即静止电荷不受洛伦兹力)
v
若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？
B11
B
┴
v
v
v11
┴
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
比较项目 洛伦兹力F 电场力F
性质 磁场对运动电荷的作用力 电场对电荷的作用力
产生条件 v≠ 0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用
大小 F ＝qvB(v⊥B) F ＝qE
力方向与场方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反
做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功或不做功
力F为零时场的情况 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零
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
洛伦兹力和电场力的比较
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习】如图，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F，并指出洛伦兹力的方向。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
原理图
显像管的原理：
① 电子枪发射高速电子
② 电子束在磁场中偏转
③ 荧光屏被电子束撞击时发光
运用一：电子束的磁偏转
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、洛伦兹力的实际应用
运用二：速度选择器
平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？
①若qE=qvB，粒子将以速度v 做匀速直线,穿出速度选择器。
②若
向上偏，电场力做负功，电势能增大，动能减小
③若
向下偏，电场力做正功，电势能减小，动能增大
不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？
B
v
v
v
v
U
qE
qvB
当Bqv＝qE
得：U＝Bdv
原理图
等离子体
应用三：磁流体发电机
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
如图所示，厚度为h、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A′ 之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。
原理：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成电场。电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力。当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会形成稳定的电势差，此电势差被称为霍尔电压。
I＝nqvS，S＝hd 联立得
式中的比例系数 称为霍尔系数．
应用四：霍尔元件
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知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【学以致用1】在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( )
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
【答案】B
【详解】根据安培定则，直导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知，电子受到向下的洛伦兹力，电子将向下偏转，故选项B正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】如图所示，一个带正电荷q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该( )
A．使B的数值增大 B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动 D．使磁场以速率v＝向左移动
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【答案】D
【详解】为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大磁感应强度B，静止电荷在磁场中不受洛伦兹力，A错误；磁场向上移动相当于电荷向下运动，所受洛伦兹力方向向右，不可能平衡重力；磁场以v向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时所受洛伦兹力方向向下，也不可能平衡重力，故B、C错误；磁场以v向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时所受洛伦兹力方向向上，当qvB＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，即v＝，选项D正确。
洛伦兹力
定义
方向
大小
左手定则
公式
应用
F=qvB
布置作业
课堂小结
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知识讲解
随堂练习
随堂练习
布置作业
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课堂小结
布置作业