陜西省藍田縣高中物理 第三章 磁場 3.5 運動電荷在磁場中受到的力課件3 新人教版選修3-1.ppt

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1、5.磁場對運動電荷的作用,1、判斷安培力的方向：,2、安培力大小的一般計算方法：,一、復習,思考：,1、磁場對電流有力的作用， 2、電流是由電荷的定向移動形成的， 由此我們是否可以設(shè)想這個力其實是作用在電荷上的？,運動電荷在磁場中會受到作用力嗎？,,推理與猜想,,洛倫茲（18531928）,洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)學家，1853年7月18日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，1902年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié)”。,演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn),1、沒有磁場時，接通高壓電源可以觀察到什么

2、現(xiàn)象。 2、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？ 3、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運動的電子在各個方向磁場中的受力方向。,【實驗現(xiàn)象 】 在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。 【實驗結(jié)論 】 磁場對運動電荷有力的作用。,磁場對運動電荷的作用力叫做,洛倫茲力,二、探究洛倫茲力的方向：,,安培力是磁場對電流的作用力,電流是電荷的定向移動形成的,洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力,磁場對運動電荷的作用力,洛倫茲力的方向可以用：左手定則判定,實驗驗證：,理論推導:,猜想：磁場對電流的作用力實質(zhì)是：,猜想正確,洛倫茲力的方向----左手定則,

3、1、伸開左手，使大拇指和其余四 指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放 入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心， 若四指指向正電荷運動的方向，那 么拇指所指的方向就是正電荷所受 洛倫茲力的方向。,2、若四指指向負電荷運動的反方 向，那么拇指所指的方向就是負電 荷所受洛倫茲力的方向。,垂直紙面向外,試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向,1、可見：以相同速度進入同一磁場的正負電荷受到的洛倫茲力方向相反。,2、安培力方向由左手定則判斷。我們知道安培力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于電流方向，同樣也用左手定則判斷洛倫茲力f的方向也既垂直于磁場B的方向又垂直于電荷運動速度v的方向,練一練：,練一練：,

4、試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶電粒子的運動方向。,洛倫茲力方向 垂直紙面向里,洛倫茲力方向 垂直紙面向外,,試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的情況如何？,1、當帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小-----f=0。,想一想：如果帶電粒子射入勻強磁場時（不計粒子重力）,初速度vo跟磁感強度B的方向平行,粒子將做什么運動？,以初速度v0做勻速直線運動,三、洛倫茲力的大小,類比：我們知道：當電流方向跟磁場方向平行時安培力等于0 。,,實驗表明：磁場越強（磁感強度越大）、電荷量越大、運動速度越快，電荷受到的洛倫茲力越大；,三、洛倫茲力的大小,可

5、見:當電荷運動方向跟磁場方向垂直時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)：磁感應(yīng)強度B 電荷量q 電荷運動快慢 v,總結(jié)：洛侖茲力：f=qVB (V垂直B）,,四、探究洛倫茲力的表達式：,設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，求 （1）電流強度I。 （2）通電導線所受的安培力。 （3）這段導線內(nèi)的自由電荷數(shù)。 （4）每個電荷所受的洛倫茲力。,(適用條件：速度方向與磁場方向垂直),I=Q/t=nqsv,F安ILB（nqsv）LB,總電荷數(shù)：nsL,F

6、洛VB,想一想若此電子不垂直射入磁場， 電子受到的洛倫茲力又如何呢 ？,安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。,2.大小關(guān)系：F安NF洛（N是導體中運動的電荷數(shù)）,3.方向關(guān)系：F安與F洛方向相同,4.F安與F洛本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力,洛倫茲力與安培力的關(guān)系：,1、當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則 A帶電粒子速度大小改變； B帶電粒子速度方向改變； C帶電粒子速度大小不變； D帶電粒子速度方向不變。,,CD,練一練：,2、擺長為L的單擺在勻強磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為q，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強度為B，

7、當小球從最高處擺到最低處，擺線上拉力T多大？,解析：,擺球在運動中洛倫茲力不做功，由動能定理得：,擺球在最低點時的速度方向不同，洛倫茲力方向不同，繩受到的拉力大小不同,當擺球向右擺時，,2。當擺球向左擺時，,例題：,質(zhì)量m=0.110-3kg的小物塊，帶有電量為 q=510-4C的正電荷，放在斜面上，斜面的傾角=30，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)=0.4。設(shè)整個斜面放在勻強磁場中，B=0.5T，方向如圖，若斜面足夠長，問： （1）物塊下滑時，能達到的最大速率為多少？ （2）如果將磁場反向，其他條件不變，物塊下滑時將發(fā)生什么情況？,,,五 電視顯像管的工作原理,主要構(gòu)造:,電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等,【思考與討論】,1若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？,五 電視顯像管的工作原理,2若要使電子束打在點，磁場應(yīng)該沿什么方向？,3若要使電子束打在熒光屏上的位置由逐漸向點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？,原理：,應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理,五 、 電視顯像管的工作原理,例題：某帶電粒子的電量為q=10-14C,以速率v=106m/s射入B=10-2T的勻強磁場中，求它受到的洛倫茲力F多大？,,,,,V,V,,