2012【优化方案】精品课件：教科物理选修1-1第2章第3节　磁场对运动电荷的作用

(共28张PPT)
第3节　磁场对运动电荷的作用
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第
3
节
课前自主学案
学习目标
1.认识洛伦兹力．
2．会用左手定则判断洛伦兹力的方向．
3．了解电子束磁偏转原理及其在技术上的应用．
4．初步了解显像管的工作原理．
学习目标
课前自主学案
一、洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力
1．定义：磁场对____________的力叫洛伦兹力．
2．洛伦兹力与安培力的关系
通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的________表现．
运动电荷
宏观
3．洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指
________，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向______电荷运动的方向(如是_______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正电荷所受
____________的方向．
垂直
正
负
洛伦兹力
思考感悟
电荷在电场中会受到电场力的作用，那么电荷放入磁场中是否一定会受到磁场力的作用？
提示：当电荷在磁场中静止或沿着磁感线方向运动时，电荷不会受到磁场力的作用，只有当电荷运动且运动方向不与磁场平行时，才受洛伦兹力作用．
4．洛伦兹力的大小
当电荷的运动方向与磁感线垂直时，磁场越____，电荷带电量越_____，运动速度越快，电荷受到的洛伦兹力就越大．
二、电子束在磁场中偏转的应用
　教材P24图2－3－3是电视机显像管的基本结构．
电视机显像管中电子束的偏转利用的就是_____________在磁场中受到____________的道理来工作的．
强
大
运动电荷
洛伦兹力
核心要点突破
一、洛伦兹力和电场力的比较
　这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的.
洛伦兹力 电场力
力的概念 磁场对其中的运动电荷的作用 电场对放入其中的电荷的作用
洛伦兹力 电场力
产生条件 磁场中的运动电荷，且运动方向与磁场方向不共线电荷将受到洛伦兹力作用 电场中的电荷无论静止还是沿任意方向运动都要受到电场力
方向 ①方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则
②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向及电荷运动方向 ①方向由电荷正负、电场方向决定
②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
洛伦兹力 电场力
大小 F洛＝qvBsinθ F电＝qE
做功情况 一定不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功
即时应用(即时突破，小试牛刀)
　1.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，静电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，静电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，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，粒子动能不变
解析：选D.带电粒子沿电场线方向射入，若为正电荷，静电力对带电粒子做正功，粒子动能增大，若为负电荷，静电力对带电粒子做负功，粒子动能减小，A错误；带电粒子垂直电场线方向射入，粒子做类平抛运动，静电力一定做正功，粒子动能增加，B错误；由于洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，故洛伦兹力永远不做功，C错误，D正确．
二、洛伦兹力与安培力的异同
1．在导体静止不动时，安培力是洛伦兹力的合力，所以洛伦兹力的方向与安培力的方向是一致的，可由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意F洛垂直于v与B所决定的平面．
2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，仍以初速度做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．
3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．
由于洛伦兹力F洛始终垂直于电荷的运动速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F洛只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．通电导体在磁场中运动时，电荷相对磁场的运动方向并不沿导体方向，所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体，洛伦兹力垂直于导体方向的分力做正功，而沿导体方向的分力做负功，总功仍为0.导体中所有运动电荷受到的洛伦兹力，在垂直于导体方向的分力的合力就是安培力，所以安培力对运动导体可以做功．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．关于安培力和洛伦兹力，下面的说法中正确的是(　　)
A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力
B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力
C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的
D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功
解析：选BD.安培力是洛伦兹力的宏观表现，其本质都是磁场对运动电荷的作用，所以A错，B对，C错．洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，所以不做功，而安培力却可以与运动方向不垂直，所以可以做功，D对．
课堂互动讲练
洛伦兹力方向的判断
如图2－3－1所示，是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v
和磁场对电荷洛伦兹力F
的相互关系图，这四个
图中正确的是(B、v、F
两两垂直)(　　)
例1
图2－3－1
【思路点拨】　应用左手定则解决三者间方向的问题，特别要注意“其余四指”的指向．
【精讲精析】　由左手定则可判断A、B、C正确．
【答案】　ABC
【易误警示】　本题易错选D项．应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指指向正电荷运动方向，由于读题不认真误将电荷当成正电荷．
变式训练1　如图2－3－2为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为(　　)
A．竖直向上偏转　　　　
B．竖直向下偏转
C．垂直纸面向里偏转
D．垂直纸面向外偏转
图2－3－2
解析：选B.带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向．
运动电荷在磁场中的运动
例2
一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则(　　)
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直
D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直
【思路点拨】　解答本题要把握两点，一是电荷在场中的受力特点，二是从电子运动的状态判断受力，轨迹是直线说明电子受合外力为零或所受力与速度共线．
【精讲精析】　依据对洛伦兹力的说明可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．
因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定存在磁场，只能说此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D.
【答案】　BD
变式训练2　如图2－3－3，三个带正电的小球从同一高度以相同初速度分别在匀强电场中、匀强磁场中、重力场中水平抛出，落地时速度大小相比(　　)
A．落地速度大小三者一样大
B．②小球落地速度最大
C．①小球落地速度最大
D．②③小球落地速度大小一样大
图2－3－3
解析：选CD.②③两球只有重力做功，且做功相同，由动能定理分析可知两球落地速度大小相等，而①球除重力做正功外，还有电场力对其做了功，落地速度最大，选项C、D正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用