1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件 （共21张PPT）2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件 （共21张PPT）2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 32.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-13 08:07:14 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第一章
第2节 磁场对
运动电荷的作用力
2024.9.14高二物理组
素养目标
1．能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小；了解洛伦兹力在生产生活中的应用
2．能由安培力公式推导出洛伦兹力公式
3．了解显像管的基本构造及工作原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的联系
磁场对通电导线的作用，实际是磁场对电流的作用，而电荷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，力的大小和方向又是怎么样的呢？
问题
？
洛伦兹力的方向
新知探究一
【问题】 洛伦兹力的方向如何判定的？
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。
磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力
04
左手定则
伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,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，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
四指指向电流的方向
1．洛伦兹力方向的三个决定因素：电荷的电性(正、负)、带电粒子的速度方向、磁感应强度的方向。
2．F、B、v三者方向间的关系
洛伦兹力F的方向特点：F⊥B且F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。
3.洛伦兹力永不做功
由于洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力对运动电荷永不做功，它只改变电荷速度的方向，不改变电荷速度的大小。
例1、试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。
例2、如图所示，为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的速度方向垂直于纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应( )
A．向左偏转
B．向上偏转
C．向下偏转
D．不偏转
C
例3、(多选)如图所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，则( )
A．导线中的电流方向为从A到B
B．导线中的电流方向为从B到A
C．要使电子束的径迹向上弯曲，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的运动轨迹与AB中的电流方向无关
BC
洛伦兹力的大小
新知探究二
如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
F洛＝qvB
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
┴
1.电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度B的方向垂直,那么粒子受到的洛伦兹力为
F=qvB。
2.在一般情况下,当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时,电荷所受的洛伦兹力为F=qvB sin θ。
3.当电荷平行于磁场方向运动(即θ=0°或θ=180°)时,F=0。
不垂直找垂直
例4、在下图中，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。
例5、如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，在O点存在垂直于纸面向里匀速运动的电子束。∠MOP＝60°，若在M点、N点处各有一长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点处的电子受到的洛伦兹力大小为F1。若再将M点处长直导线移至P点处，则O点处的电子受到的洛伦兹力大小为F2，那么F2与F1之比为( )
B
电子束的偏转
新知探究三
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B点向A点逐渐移动，偏转磁 场应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小,后垂直纸面向外并逐渐增大.
显像管中两个偏转磁场的变化特点
1．水平方向偏转：磁场沿着竖直方向、强弱不断变化，如图甲所示，使电子束打在荧光屏上的光点从左向右不断移动。
2．竖直方向偏转：磁场沿着水平方向、强弱不断变化，如图乙所示，使电子束打在荧光屏上的光点从上向下不断移动。
在图1.2-11所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具有速度v＝ 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
当堂巩固
第一章
第2节 磁场对
运动电荷的作用力
2024.9.14高二物理组
素养目标
1．能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小；了解洛伦兹力在生产生活中的应用
2．能由安培力公式推导出洛伦兹力公式
3．了解显像管的基本构造及工作原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的联系
磁场对通电导线的作用，实际是磁场对电流的作用，而电荷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，力的大小和方向又是怎么样的呢？
问题
？
洛伦兹力的方向
新知探究一
【问题】 洛伦兹力的方向如何判定的？
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。
磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力
04
左手定则
伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,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，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
四指指向电流的方向
1．洛伦兹力方向的三个决定因素：电荷的电性(正、负)、带电粒子的速度方向、磁感应强度的方向。
2．F、B、v三者方向间的关系
洛伦兹力F的方向特点：F⊥B且F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。
3.洛伦兹力永不做功
由于洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力对运动电荷永不做功，它只改变电荷速度的方向，不改变电荷速度的大小。
例1、试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。
例2、如图所示，为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的速度方向垂直于纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应( )
A．向左偏转
B．向上偏转
C．向下偏转
D．不偏转
C
例3、(多选)如图所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，则( )
A．导线中的电流方向为从A到B
B．导线中的电流方向为从B到A
C．要使电子束的径迹向上弯曲，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的运动轨迹与AB中的电流方向无关
BC
洛伦兹力的大小
新知探究二
如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
F洛＝qvB
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
┴
1.电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度B的方向垂直,那么粒子受到的洛伦兹力为
F=qvB。
2.在一般情况下,当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时,电荷所受的洛伦兹力为F=qvB sin θ。
3.当电荷平行于磁场方向运动(即θ=0°或θ=180°)时,F=0。
不垂直找垂直
例4、在下图中，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。
例5、如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，在O点存在垂直于纸面向里匀速运动的电子束。∠MOP＝60°，若在M点、N点处各有一长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点处的电子受到的洛伦兹力大小为F1。若再将M点处长直导线移至P点处，则O点处的电子受到的洛伦兹力大小为F2，那么F2与F1之比为( )
B
电子束的偏转
新知探究三
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B点向A点逐渐移动，偏转磁 场应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小,后垂直纸面向外并逐渐增大.
显像管中两个偏转磁场的变化特点
1．水平方向偏转：磁场沿着竖直方向、强弱不断变化，如图甲所示，使电子束打在荧光屏上的光点从左向右不断移动。
2．竖直方向偏转：磁场沿着水平方向、强弱不断变化，如图乙所示，使电子束打在荧光屏上的光点从上向下不断移动。
在图1.2-11所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具有速度v＝ 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
当堂巩固