3.5 磁场对运动电荷的作用力—人教版高中物理选修3-1课件(共19张PPT)

(共19张PPT)
磁场对运动电荷的作用力
知识与技能
学习目标：
①知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；②知道洛伦兹力大小的推导过程；③会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。
重 点：
难 点：
洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。
洛伦兹力计算公式的推导过程。
灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动形成的电子流。电子轰击到荧光屏上，激发荧光，显示电子束的运动轨迹。
阴极射线管介绍：
　 ①在没有外磁场时，电子束沿直线运动。 ②将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了偏转。
演示：
磁场对运动电荷的确有作用力。为了纪念荷兰物理学家、数学家洛仑兹，人们把这磁场对运动电荷的作用力称为“洛伦兹力”
结论：
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力
磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的,且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用.所以磁场对电流的安培力就是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现
为什么磁场对通电导线有作用力？
定义：
安培力是洛伦兹力的宏观表现
洛伦兹力是安培力的微观本质
判定洛伦兹力方向的方法--左手定则
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，让磁感线穿入手心，使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
2、 如果运动的是负电荷，则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。
既然安培力是洛仑兹力的合力，洛仑兹力的方向就与安培力方向相同，而正电荷定向移动的方向与电流方向相同，利用左手定则可以判断安培力的方向，同样利用左手定则也可以判断正电荷所受洛仑兹力的方向。
提出问题：负电荷垂直磁场方向运动时所受的洛仑兹力方向可以用左手定则来判定吗？
如果用左手定则，四指方向应与电流方向相同，则四指指向就应与负电荷运动方向相反。 投影出阴极射线，分析用左手定则判断的结果，再演示实验加以验证。
提示：
带电粒子垂直磁场运动时洛仑兹力的方向可以用左手定则来判定。（投影）给出f洛、v和B的方向关系。提出问题（还是直接说明）：当v和B不垂直时，f洛与v的B方向关系。
结论：
f洛垂直于v和B构成的平面，f洛不改变v的大小，f洛不做功。下面我们来研究洛仑兹力的大小
分析，得出结论：
三．洛仑兹力的大小
安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判定方法相同，大小是否也存在某种联系？能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力的大小呢？
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。这段通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中.
（1）电流强度I。 I=q/t=nvtSq/t=nvSq（2）通电导线所受的安培力。 F=BIL（3）这段导线内的自由电荷数。 N=nSL（4）每个电荷所受的洛伦兹力。 Nf洛=BnvSqL f洛=qvB
求：
洛伦兹力是一种非常重要的力，它的应用也非常广泛．例如在电视机显像管中就用到了洛伦兹力。
四、应用
小结：
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。2.洛伦兹力的方向：左手定则3.洛伦兹力大小：电荷的运动方向与磁场方向垂直，F洛=qvB 　　 电荷的运动方向与磁场方向平行，F洛=0 　　 当v与B既不垂直，又不平行时，F洛=qvBsinθ
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