6.2 磁场对运动电荷的作用 课件 (1)

课件42张PPT。第2节　磁场对运动电荷的作用目标导航
1.知道什么是洛伦兹力及其与安培力的关系.
2．能从安培力的公式推导出洛伦兹力的公式．(难点)
3．会计算洛伦兹力的大小．(重点)
4．会判断洛伦兹力的方向．(重点)一、磁场对运动电荷有作用吗
1．实验探究
(1)观察磁场对静止电荷的作用：将带电通草球悬挂于磁场中，带电通草球并没有运动，改变通草球的电荷量，或改变磁感应强度的大小和方向，通草球依然没有运动，通过以上现象可以得出什么结论呢？
答：_________________________________.磁场对静止的电荷没有磁场力的作用(2)磁场对运动电荷的作用：给阴极射线管接上电源，在射线管内形成电子流，没有磁场时观察电子流的运动轨迹，将蹄形磁体靠近阴极射线管，电子流的运动轨迹有什么变化呢？答：___________；将磁铁的磁极位置交换，电子流的运动有什么变化？
答：____________________．
2．结论：_________________________．发生了偏转偏转方向与之前相反磁场对运动电荷有力的作用想一想
1．磁场在任何情况下都会对运动电荷有力的作用吗？
提示：不一定，当运动电荷的速度与磁感线平行时，运动电荷不受磁场的力的作用．二、从安培力到洛伦兹力
1．磁场对_________的作用力叫做洛伦兹力.
安培力可以看成是大量的运动电荷所受洛伦兹力的_____表现，而洛伦兹力则是安培力的______解释．
2．洛伦兹力的大小：公式为_______，其中q表示________________，v表示__________，B表示____________．运动电荷宏观微观f＝qvB运动电荷的电荷量电荷的速度磁感应强度3．洛伦兹力的方向用左手定则判断： 伸开左手，拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向________运动的方向，那么拇指所指的方向就是___________________的方向．正电荷正电荷所受洛伦兹力想一想
2．怎样判断负电荷所受洛伦兹力的方向？
提示：用左手定则判断．四指指向负电荷运动的反方向，拇指指向的就是负电荷所受洛伦兹力的方向．要点一　对洛伦兹力的理解
?学案导引
1．有人认为，洛伦兹力跟其他力一样，既能改变速度大小，又能改变速度方向，对吗？
2．有人说，既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力就是安培力，你是怎样认为的？1．洛伦兹力的大小和方向
(1)洛论兹力的大小：①只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛伦兹力．
②当v与B垂直时F＝qvB：当v与B夹角为θ时,F＝qvBsinθ，其中θ＝0°或θ＝180°时，F＝0.即v与B平行时运动电荷不受洛伦兹力，θ＝90°时，F＝qvB，洛伦兹力最大．(2)洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面,F、B、v三者的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直．(3)洛伦兹力的作用效果
洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直．所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小．2．洛伦兹力与安培力的区别和联系
(1)区别：①洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．
②洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功．
(2)联系：①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．
②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)
③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致,均可用左手定则进行判断．特别提醒：(1)洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小．
(2)虽然安培力是洛伦兹力的宏观表现，但也不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷所受洛伦兹力的和，只有当导体静止时，二者才相等． 有一质量为m，电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？【思路点拨】　解答本题时可按以下思路分析：【精讲精析】　带电小球不动，而磁场运动,也可以看做带电小球相对于磁场沿相反方向运动，故带电小球仍受洛伦兹力的作用．欲使小球飘起，而带电小球仅受重力和洛伦兹力作用．那么带电小球所受的最小洛伦兹力的方向竖直向上，大小为F＝mg，由左手定变式训练
1．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　　)A．滑块受到的摩擦力不变
B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D．B很大时，滑块可能静止于斜面上
解析：选C.据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对．随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小发生变化，A错．B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错．由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错．要点二　洛伦兹力与电场力的区别
?学案导引
1．有同学认为不论电荷是否运动，只要处于电场或磁场中，就一定会受电场力或磁场力，对吗？
2．洛伦兹力与电场力方向的判断方法相同吗?特别提醒：(1)电荷在电场中一定受电场力，而在磁场中不一定受洛伦兹力．
(2)洛伦兹力方向与速度方向一定垂直，而电场力的方向与速度方向无必然联系． 关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是(　　)
A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，有可能受到洛伦兹力
B．电场力对放在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功
C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用
【思路点拨】　解答本题应注意以下三点：
(1)电场力及洛伦兹力的产生条件．
(2)电场力及洛伦兹力方向的判断方法．
(3)电场力有可能对电荷做功，洛伦兹力一定不做功．【精讲精析】　静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力，所以A错；尽管电场力对电荷可以做功，但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动，则电场力做功为零，因此B也错；洛伦兹力的方向与磁感线及运动方向垂直，故C错；所以只有D是正确的．
【答案】　D变式训练
2．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是(　　)
A．带电粒子沿电场线方向射入时，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加
B．带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入时，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加
D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功
解析：选D.带电粒子在电场中受到的电场力只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由力与位移方向的夹角决定．对选项A，只有粒子带正电时才成立．垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中所受洛伦兹力大小除与运动状态有关外,还与θ角(磁场方向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子平行磁感线方向射入时，不受洛伦兹力作用．由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功．故正确答案为D.带电物体在重力、洛伦兹力作用下的运动
[经典案例]　(10分)一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂
直纸面向里，如图所示．小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面．(取g＝10 m/s2)求：
(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？
(3)该斜面的长度至少多长？【思路点拨】　解答本题应把握以下两点：
(1)由受力分析判定洛伦兹力方向，再结合左手定则判定小滑块带电电性．
(2)由分离的条件N＝0求得F的大小，进一步求v大小．【解题样板】　(1)小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力F.若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．(3分)【答案】　(1)带负电　(2)3.46 m/s　(3)1.2 m【规律总结】　解决此类问题应做到：
(1)对物体进行正确的受力分析和运动分析．
(2)理解两物体分离的临界条件．
(3)正确选择物理学规律.美丽的极光
随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品．在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”．太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流．太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场．地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个“漏斗”沉降，进入地球的两极地区．两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光．在南极地区形成的叫南极光，在北极地区形成的叫北极光．早在2000多年前，中国就开始观测极光，有着丰富的极光记录．极光不但美丽，而且在地球大气层中投下的能量，可以与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比．这种能量常常搅乱无线电和雷达的信号．极光所产生的强力电流，也可以集结在长途电话线或影响微波的传播，使电路中的电流局部或完全“损失”，甚至使电力传输线受到严重干扰，从而使某些地区暂时失去电力供应．怎样利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界的一项重要使命．