2017-2018学年教科版选修3-1第三章第4节磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力课件（32张）
文档属性
| 名称 | 2017-2018学年教科版选修3-1第三章第4节磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力课件（32张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-10-29 20:09:31 | ||
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文档简介
课件32张PPT。3.4 磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力第三章 磁场思考与讨论 电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？ 从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光？思考与讨论知识背景1.磁场对通电导线力的作用—安培力IF2.导线中的电流是由电荷的定向移动形成的，就象水流是由水分子定向移动形成一样．iiiiiiiiiiiiiI=Ni猜想……导线中的电流是由电荷的定向移动形成的iiiI=Ni磁场对通电导线有力的作用IFiiiI=NifffF=NF洛磁场对通电导线的力实际上是作用在运动电荷上的,安培力是这些力的宏观表现洛伦兹（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”。一、洛伦兹力1、定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力（Lorentz force）.
（一般用F洛来表示洛伦兹力）洛伦兹（荷兰）
Lorentz
1853—19282.理论推导 有一段静止导线长L，横截面积为S，单位体积内含有的自由电子数为n，每个电子的电荷量是e，设在时间△t内，自由电子沿导线移动了距离△x，则电子定向移动的速率 ，那么通过导线的电流是 我们已经知道，若长度是L的通电导线与磁场方向垂直，通过的电流是I，则匀强磁场B中受到的安培力大小为 设每个电子受到的磁场力是F洛，那么F=NF洛，N是这段导线所含有的自由电子总数，N=nSL，所以3.结论分析（1）e为电子所带电荷量，电荷量为q的运动电荷所受到的洛伦兹力可以表示为（2）带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，同样可以用左手定则判断.正电荷所受洛伦兹力的方向与B、v的关系可用图3-4-3表示，若带电粒子是负电荷，则受力方向与正电荷的受力方向相反.问题： 磁场对放入其中的通电导线有力的作用，磁场对运动电荷是否有力的作用？阴极射线管 若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。二、带电粒子在磁场中的运动2.洛伦兹力的方向1.实验现象：(1)没有加磁场时，电子束直线前进；
(2)加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。2.洛伦兹力的方向第一步：伸出左手
第二步：让磁感线垂直穿过手心
第三步：四指——①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
第四步：大拇指所指方向就是电荷所受洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F洛⊥B，又跟电荷的运动方向垂直F洛⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即:
F洛 ⊥Bv平面3.洛伦兹力方向的判断--------左手定则3.洛伦兹力方向的判断--------左手定则4.洛伦兹力的方向：F洛⊥B，且 F洛⊥v ,F洛⊥vB平面例1.判断运动电荷在磁场中受力方向试一试f洛f洛f洛垂直纸面向里
f洛［想一想］若此电子不垂直射入磁场，
电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？（θ为B、v 的夹角）5.洛伦兹力的大小当v⊥B时，F洛=qvB
当v∥B时，F洛=0
当B、v 的夹角为θ时，6.洛伦兹力的特点 只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小.
结论：洛伦兹力对运动电荷永远不做功! 如图3-4-4所示，一个带正电荷q的带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以垂直于磁场的方向运动，粒子所受洛伦兹力大小恒为F洛=qvB ，方向总跟速度方向垂直。
7.带电粒子在磁场中的运动轨迹 我们通过力学的学习已经知道，如果一个物体只受一个垂直于运动方向且大小不变的力的作用，并且这个力始终在同一个平面内，则这个物体将做匀速圆周运动。
因此，带电粒子在匀强磁场中必定做匀速圆周运动，圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直，其向心力就来自洛伦兹力。问题：
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其轨道半径R和周期T为多大？理论推导:
粒子做匀速圆周运动所需的向心力 由粒子所受的洛伦兹力提供,即说明: 1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。
2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。极光的成因 从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流， 如果都到达地球，将对地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围存在地磁场，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。洛伦兹力的作用1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观本质。
2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电荷数）
3.方向关系：F安与F洛方向相同
4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力三、洛伦兹力与安培力的关系四、洛伦兹力和电场力的区别1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用；
2.大小：F电＝Eq , F洛=qvBsinθ；
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向；
4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，洛伦兹力一定不会对电荷做功。课堂小结× × ×
× × ×
× × × ++++× × ×
× × ×
× × × +vFvv垂直纸面向外vvFvF垂直纸面向里1.下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受格伦兹力的方向？F× × ×
× × ×
× × × vFv垂直纸面向外vFvB垂直纸面向里
2.判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性？3．电子的速率V=3×106m/s垂直射入B=0.1T的匀强磁场中，它所受的洛伦兹力为多大？（e=1.6×10-19 C）解：
电子所受洛伦兹力 F = qvB
代入数据解得
F=4.8 ×10-14N匀速直线运动B5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（ ）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断B6.阴极射线管中粒子流向由左向右，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，则阴极射线将 ( )
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸里偏转
D．向纸外偏转解析：由安培定则，电流在其下方所产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则，电子流所受洛伦兹力向下，故向下偏转，故选B.B
（一般用F洛来表示洛伦兹力）洛伦兹（荷兰）
Lorentz
1853—19282.理论推导 有一段静止导线长L，横截面积为S，单位体积内含有的自由电子数为n，每个电子的电荷量是e，设在时间△t内，自由电子沿导线移动了距离△x，则电子定向移动的速率 ，那么通过导线的电流是 我们已经知道，若长度是L的通电导线与磁场方向垂直，通过的电流是I，则匀强磁场B中受到的安培力大小为 设每个电子受到的磁场力是F洛，那么F=NF洛，N是这段导线所含有的自由电子总数，N=nSL，所以3.结论分析（1）e为电子所带电荷量，电荷量为q的运动电荷所受到的洛伦兹力可以表示为（2）带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，同样可以用左手定则判断.正电荷所受洛伦兹力的方向与B、v的关系可用图3-4-3表示，若带电粒子是负电荷，则受力方向与正电荷的受力方向相反.问题： 磁场对放入其中的通电导线有力的作用，磁场对运动电荷是否有力的作用？阴极射线管 若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。二、带电粒子在磁场中的运动2.洛伦兹力的方向1.实验现象：(1)没有加磁场时，电子束直线前进；
(2)加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。2.洛伦兹力的方向第一步：伸出左手
第二步：让磁感线垂直穿过手心
第三步：四指——①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
第四步：大拇指所指方向就是电荷所受洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F洛⊥B，又跟电荷的运动方向垂直F洛⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即:
F洛 ⊥Bv平面3.洛伦兹力方向的判断--------左手定则3.洛伦兹力方向的判断--------左手定则4.洛伦兹力的方向：F洛⊥B，且 F洛⊥v ,F洛⊥vB平面例1.判断运动电荷在磁场中受力方向试一试f洛f洛f洛垂直纸面向里
f洛［想一想］若此电子不垂直射入磁场，
电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？（θ为B、v 的夹角）5.洛伦兹力的大小当v⊥B时，F洛=qvB
当v∥B时，F洛=0
当B、v 的夹角为θ时，6.洛伦兹力的特点 只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小.
结论：洛伦兹力对运动电荷永远不做功! 如图3-4-4所示，一个带正电荷q的带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以垂直于磁场的方向运动，粒子所受洛伦兹力大小恒为F洛=qvB ，方向总跟速度方向垂直。
7.带电粒子在磁场中的运动轨迹 我们通过力学的学习已经知道，如果一个物体只受一个垂直于运动方向且大小不变的力的作用，并且这个力始终在同一个平面内，则这个物体将做匀速圆周运动。
因此，带电粒子在匀强磁场中必定做匀速圆周运动，圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直，其向心力就来自洛伦兹力。问题：
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其轨道半径R和周期T为多大？理论推导:
粒子做匀速圆周运动所需的向心力 由粒子所受的洛伦兹力提供,即说明: 1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。
2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。极光的成因 从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流， 如果都到达地球，将对地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围存在地磁场，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。洛伦兹力的作用1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观本质。
2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电荷数）
3.方向关系：F安与F洛方向相同
4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力三、洛伦兹力与安培力的关系四、洛伦兹力和电场力的区别1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用；
2.大小：F电＝Eq , F洛=qvBsinθ；
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向；
4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，洛伦兹力一定不会对电荷做功。课堂小结× × ×
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× × × ++++× × ×
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× × × +vFvv垂直纸面向外vvFvF垂直纸面向里1.下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受格伦兹力的方向？F× × ×
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× × × vFv垂直纸面向外vFvB垂直纸面向里
2.判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性？3．电子的速率V=3×106m/s垂直射入B=0.1T的匀强磁场中，它所受的洛伦兹力为多大？（e=1.6×10-19 C）解：
电子所受洛伦兹力 F = qvB
代入数据解得
F=4.8 ×10-14N匀速直线运动B5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（ ）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断B6.阴极射线管中粒子流向由左向右，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，则阴极射线将 ( )
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸里偏转
D．向纸外偏转解析：由安培定则，电流在其下方所产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则，电子流所受洛伦兹力向下，故向下偏转，故选B.B
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