3.5 运动电荷在磁场中受到的力:24张PPT
文档属性
| 名称 | 3.5 运动电荷在磁场中受到的力:24张PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 6.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-07-07 09:35:54 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
3-5、磁场对运动电荷的作用力
学习目标：
1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2、知道洛伦兹力大小的推理过程.
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.
4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.
5、了解电视显像管的工作原理
一、温故知新：
1、安培力的定义：
磁场对通电导线的作用力
方向的判断：
左手定则
大小的计算：
2、电流是如何形成的？
通过以上内容的回顾，请你猜想一下通电导线在磁场中受安培力力的本质是什么？
电流是由电荷的定向移动形成的
磁场对运动电荷有力的作用
实验验证：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。
2、光束实质上是什么？
3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？
4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。
探究一：磁场对运动电荷是否有力的作用？
将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
一束电子流
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力。
荷兰物理学家 洛伦兹
（ Lorentz， 1853—1928）
洛伦兹——“我们时代最伟大最尊贵的人”。
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷速度方向有关系是否正确？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
追问4：如何判断运动的负电荷在磁场中受到洛伦兹力的方向？
探究二 ：如何确定洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向-------左手定则
v
v
1、 伸开左手，使大拇指和其余四
指垂直且处于同一平面内，把手放
入磁场中，让磁感线穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向
2、若为负电荷，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
f
f
V
B
V
v1
v2
V
B
+
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
B
F
+
F
F
课堂练习:
1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
+ q
v
甲
f
+ q
v
丙
f垂直纸面向外
+q
v
乙
f
+q
v
丁
f垂直纸面向外
探究三 洛伦兹力的大小：
（1）探究思路 ， 猜想洛伦兹力与安培力的关系
安培力
洛伦兹力
微观
宏观
安培力是洛伦兹力的宏观表现。
逻辑思维的魅力
（2）逻辑推理：洛伦兹力的表达式
建模 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
导线中的电流强度 I =
导线中的电荷的总个数为N =
每个电荷受力为
nqSv
nSL
导线受安培力为 F安 =
BIL=BnqSvL
推导
v
［问题］若此电荷不垂直射入磁场，
电荷受到的洛伦兹力又如何呢 ？
洛伦兹力：f=qVB (V垂直B）
B1
B2
（1）f洛=qVB (V⊥B）
（2）f洛= 0 (V∥B）
（3）当V与B成一角度θ时
f洛=qVBsinθ
对公式的理解
探究四 洛伦兹力的特点
（2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？
只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷永远不做功。
（1）洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度， 即垂直于v和B所组成的平面
当堂检测
1、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则 ( )
A.磁场对电子的作用力始终不变.
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的速度始终不变.
D.电子的动能始终不变
BD
2. 一带负电的小滑块从光滑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，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
C
3、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直 的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子 在进入地球周围的空间时，将( )
A. 竖直向下沿直线射向地面
B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转
D. 相对于预定点稍向北偏转
v
B
+
+
以正电荷为例
应用 电视显像管的工作原理
1、要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要使电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
3、要使电子束从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
模拟演示
若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O点射入.则电子的运动轨迹
绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示.
向右偏转
向左偏转
向下偏转
向上偏转
小结
1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向：左手定则
F ⊥ v F ⊥ B
3、洛伦兹力的大小： F洛=qVBsinθ
V⊥B F洛=qVB
V∥B F洛= 0
4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向，不改变 速度的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功
3-5、磁场对运动电荷的作用力
学习目标：
1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2、知道洛伦兹力大小的推理过程.
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.
4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.
5、了解电视显像管的工作原理
一、温故知新：
1、安培力的定义：
磁场对通电导线的作用力
方向的判断：
左手定则
大小的计算：
2、电流是如何形成的？
通过以上内容的回顾，请你猜想一下通电导线在磁场中受安培力力的本质是什么？
电流是由电荷的定向移动形成的
磁场对运动电荷有力的作用
实验验证：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。
2、光束实质上是什么？
3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？
4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。
探究一：磁场对运动电荷是否有力的作用？
将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
一束电子流
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力。
荷兰物理学家 洛伦兹
（ Lorentz， 1853—1928）
洛伦兹——“我们时代最伟大最尊贵的人”。
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷速度方向有关系是否正确？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
追问4：如何判断运动的负电荷在磁场中受到洛伦兹力的方向？
探究二 ：如何确定洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向-------左手定则
v
v
1、 伸开左手，使大拇指和其余四
指垂直且处于同一平面内，把手放
入磁场中，让磁感线穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向
2、若为负电荷，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
f
f
V
B
V
v1
v2
V
B
+
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
B
F
+
F
F
课堂练习:
1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
+ q
v
甲
f
+ q
v
丙
f垂直纸面向外
+q
v
乙
f
+q
v
丁
f垂直纸面向外
探究三 洛伦兹力的大小：
（1）探究思路 ， 猜想洛伦兹力与安培力的关系
安培力
洛伦兹力
微观
宏观
安培力是洛伦兹力的宏观表现。
逻辑思维的魅力
（2）逻辑推理：洛伦兹力的表达式
建模 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
导线中的电流强度 I =
导线中的电荷的总个数为N =
每个电荷受力为
nqSv
nSL
导线受安培力为 F安 =
BIL=BnqSvL
推导
v
［问题］若此电荷不垂直射入磁场，
电荷受到的洛伦兹力又如何呢 ？
洛伦兹力：f=qVB (V垂直B）
B1
B2
（1）f洛=qVB (V⊥B）
（2）f洛= 0 (V∥B）
（3）当V与B成一角度θ时
f洛=qVBsinθ
对公式的理解
探究四 洛伦兹力的特点
（2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？
只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷永远不做功。
（1）洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度， 即垂直于v和B所组成的平面
当堂检测
1、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则 ( )
A.磁场对电子的作用力始终不变.
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的速度始终不变.
D.电子的动能始终不变
BD
2. 一带负电的小滑块从光滑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，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
C
3、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直 的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子 在进入地球周围的空间时，将( )
A. 竖直向下沿直线射向地面
B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转
D. 相对于预定点稍向北偏转
v
B
+
+
以正电荷为例
应用 电视显像管的工作原理
1、要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要使电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
3、要使电子束从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
模拟演示
若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O点射入.则电子的运动轨迹
绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示.
向右偏转
向左偏转
向下偏转
向上偏转
小结
1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向：左手定则
F ⊥ v F ⊥ B
3、洛伦兹力的大小： F洛=qVBsinθ
V⊥B F洛=qVB
V∥B F洛= 0
4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向，不改变 速度的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功