人教版高二物理选修3-1第三章3．5运动电荷在磁场中受到的力（共30张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第三章3．5运动电荷在磁场中受到的力（共30张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 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 | 2020-06-11 10:34:23 | ||
图片预览
文档简介
(共30张PPT)
第五节 运动电荷在磁场中受到的力
教学目标
学习目标：1.掌握洛伦兹力的方向和大小及其计算公式的有关知识．
2．了解电视显像管的原理．
重点难点：洛伦兹力的大小方向判定．
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？
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？
磁场对处于磁场中的电流有力的作用
电流是怎样产生的呢？
电荷的定向移动产生电流
磁场对放入其中的电流（垂直）有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用？
课堂探究
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。
实验观察到的现象：
1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲
2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变
结论：
1、磁场对运动电荷有力的作用
2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关
运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力
洛伦兹力(Lorentz
force)
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。
2、洛伦兹力的方向：
洛伦兹力的方向
伸开左手：
磁感线——垂直穿入手心
四指——
大拇指——
所受洛伦兹力的方向
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方向垂直F⊥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安⊥Bv平面
思考与讨论
如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？
结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，洛伦兹力方向不变。
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
B
特别提醒：(1)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四个手指要伸向负电荷运动的相反方向．
(2)电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度的方向v.
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洛伦兹力的方向
×
×
×
×
×
×
×
×
×
V
垂直纸面向外
垂直纸面向里
FL=0
FL=0
课堂训练
2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运动方向及磁场的方向有关。
1、通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。
思考与讨论
磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？
如图所示，设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
洛伦兹力的大小
安培力为
F安=BIL
电流的微观表达式为
设导线中共有N个自由电子
N=nsL
每个电子受的磁场力为
F洛
=
F安/N
故可得
F洛=evB
I=nesv
(条件是v⊥B)
洛伦兹力的大小
洛仑兹力的特点
1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB
2、洛伦兹力的方向：
F洛⊥B
F洛⊥v
F洛⊥vB平面
3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，
不改变运动电荷速度的大小。
v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
v⊥
v∥
特别提醒：(1)安培力是导体中自由电荷定向移动所受洛伦兹力的宏观表现．
(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB，在v∥B时，F＝0，在v＝0时，F＝0.
(3)洛伦兹力最重要的一个特点就是恒不做功．
2.带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（
）
A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
B
课堂练习
3.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
课堂练习
C
4.一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：(
)
A、匀加速运动
B、匀减速运动
C、匀速直线运动
D、在螺线管内来回往复运动
课堂练习
5.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
B
课堂练习
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。
1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
电视显像管的工作原理
思考与讨论
如图所示，电视显像管中，要使电子束从B逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的偏转磁场？
荧光屏中点O的下方，应加一垂直向内的磁场，且越下方磁场越强，而在O点的上方，应加一垂直向外的磁场，且越上方的磁场越强。
电视显像管中的扫描
在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b，且每秒要进行50场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。
宇宙射线
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。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。
6.十九世纪二十年代,
以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:
温度差会引起电流,
安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,
从而提出如下假设:
地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,
则该假设中的电流方向是（
）
A、由西向东垂直磁子午线
B、由东向西垂直磁子午线
C、由南向北沿磁子午线
D、由赤道向两极沿磁子午线方向
B
课堂练习
第五节 运动电荷在磁场中受到的力
教学目标
学习目标：1.掌握洛伦兹力的方向和大小及其计算公式的有关知识．
2．了解电视显像管的原理．
重点难点：洛伦兹力的大小方向判定．
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？
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？
磁场对处于磁场中的电流有力的作用
电流是怎样产生的呢？
电荷的定向移动产生电流
磁场对放入其中的电流（垂直）有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用？
课堂探究
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。
实验观察到的现象：
1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲
2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变
结论：
1、磁场对运动电荷有力的作用
2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关
运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力
洛伦兹力(Lorentz
force)
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。
2、洛伦兹力的方向：
洛伦兹力的方向
伸开左手：
磁感线——垂直穿入手心
四指——
大拇指——
所受洛伦兹力的方向
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方向垂直F⊥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安⊥Bv平面
思考与讨论
如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？
结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，洛伦兹力方向不变。
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
B
特别提醒：(1)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四个手指要伸向负电荷运动的相反方向．
(2)电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度的方向v.
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洛伦兹力的方向
×
×
×
×
×
×
×
×
×
V
垂直纸面向外
垂直纸面向里
FL=0
FL=0
课堂训练
2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运动方向及磁场的方向有关。
1、通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。
思考与讨论
磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？
如图所示，设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
洛伦兹力的大小
安培力为
F安=BIL
电流的微观表达式为
设导线中共有N个自由电子
N=nsL
每个电子受的磁场力为
F洛
=
F安/N
故可得
F洛=evB
I=nesv
(条件是v⊥B)
洛伦兹力的大小
洛仑兹力的特点
1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB
2、洛伦兹力的方向：
F洛⊥B
F洛⊥v
F洛⊥vB平面
3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，
不改变运动电荷速度的大小。
v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
v⊥
v∥
特别提醒：(1)安培力是导体中自由电荷定向移动所受洛伦兹力的宏观表现．
(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB，在v∥B时，F＝0，在v＝0时，F＝0.
(3)洛伦兹力最重要的一个特点就是恒不做功．
2.带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（
）
A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
B
课堂练习
3.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
课堂练习
C
4.一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：(
)
A、匀加速运动
B、匀减速运动
C、匀速直线运动
D、在螺线管内来回往复运动
课堂练习
5.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
B
课堂练习
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。
1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
电视显像管的工作原理
思考与讨论
如图所示，电视显像管中，要使电子束从B逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的偏转磁场？
荧光屏中点O的下方，应加一垂直向内的磁场，且越下方磁场越强，而在O点的上方，应加一垂直向外的磁场，且越上方的磁场越强。
电视显像管中的扫描
在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b，且每秒要进行50场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。
宇宙射线
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。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。
6.十九世纪二十年代,
以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:
温度差会引起电流,
安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,
从而提出如下假设:
地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,
则该假设中的电流方向是（
）
A、由西向东垂直磁子午线
B、由东向西垂直磁子午线
C、由南向北沿磁子午线
D、由赤道向两极沿磁子午线方向
B
课堂练习