人教版35運動電荷在磁場中受到的力(上課)

1、知識回顧知識回顧判斷下列圖中安培力的方向：判斷下列圖中安培力的方向：FF電流是如何形成的？電流是如何形成的？ 磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運動形成的，由此你會而電流是電荷的定向運動形成的，由此你會想到了什么？想到了什么？ 磁場可能對運動電荷有力的作用磁場可能對運動電荷有力的作用。導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動定向移動產(chǎn)生的陰極陰極陽極陽極狹縫狹縫熒光熒光板板電子電子束束實驗驗證實驗驗證演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)NS下圖中電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)下圖中電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)1實驗驗證：實驗驗證：當(dāng)電子射線管的周圍不

2、存在磁場時，當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時，電子的電子的運動軌跡運動軌跡是是直線直線當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場時，時，電子的電子的運動軌跡運動軌跡是是曲線曲線磁場對運動電荷有力的作用磁場對運動電荷有力的作用結(jié)論結(jié)論一、洛倫茲力一、洛倫茲力1 1、運動電荷在磁場中、運動電荷在磁場中受到的力稱為受到的力稱為洛倫茲力洛倫茲力. .2.2.洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力與安培力的關(guān)系： 安培力是洛倫茲力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是安培力的洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。微觀本質(zhì)。洛倫茲（洛倫茲（18531928）洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，

3、首先提出磁場對運動電首先提出磁場對運動電荷有作用力的觀點。荷有作用力的觀點。 洛倫茲創(chuàng)立了洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子經(jīng)典電子論論，提出了洛倫茲變換，提出了洛倫茲變換公式，公式，19021902年與其學(xué)生年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府的卓著功勛，荷蘭政府決定從決定從19451945年起，把他年起，把他的生日定為的生日定為“洛倫茲洛倫茲節(jié)節(jié)”。u猜想：猜想：能不能用左手定則來判定？能不能用左手定則來判定？u推理：推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定向移動電荷所受洛倫茲力宏觀方向。大量

4、定向移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，因此，可以用表現(xiàn)為安培力，因此，可以用左手定則左手定則判定判定洛倫茲力的方向。洛倫茲力的方向。洛侖茲力洛侖茲力F F洛洛的方向如何確定？的方向如何確定？思考思考v1 1、伸開左手，使大拇指和其余、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿入手手放入磁場中，讓磁感線穿入手心，使四指指向心，使四指指向正電荷正電荷運動的方運動的方向，那么拇指所指的方向就使正向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向。電荷所受洛倫茲力的方向。 2 2、 如果運動的是如果運動的是負(fù)電荷負(fù)電荷，則四，則四指指向

5、指指向負(fù)電荷負(fù)電荷運動的運動的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。荷所受洛倫茲力的方向。FFvNS下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？1實驗驗證：實驗驗證：SN 實驗事實證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。實驗事實證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。q豎直向上豎直向上豎直向上豎直向上垂直紙面向內(nèi)垂直紙面向內(nèi) 垂直紙面向外垂直紙面向外判斷下列粒子進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向判斷下列粒子進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向 洛倫茲力大小可能會與哪些因素洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運動方向跟磁場方向垂直時當(dāng)電荷運動方向跟

6、磁場方向垂直時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān):1.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B2.電荷量電荷量q3.電荷運動快慢電荷運動快慢v三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小vvvv設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L，橫截，橫截面積為面積為S的直導(dǎo)線，單位的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的，自由電荷定向移動的速率為速率為v.這段通電導(dǎo)線垂這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強直磁場方向放入磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場中，求的勻強磁場中，求洛倫茲力洛倫茲力三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小IFvvvv(1)

7、通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培力(3)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)(4)每個電荷所受的洛倫茲力每個電荷所受的洛倫茲力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時時V2V1 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時時 F F洛洛=qVB

8、sin=qVBsin （1 1）洛倫茲力方向與帶電粒子的運動方向有什么關(guān)系？）洛倫茲力方向與帶電粒子的運動方向有什么關(guān)系？ 洛倫茲力方向與帶電粒子運動方向洛倫茲力方向與帶電粒子運動方向垂直垂直（2 2）洛倫茲力帶電粒子運動的速度有什么影響？）洛倫茲力帶電粒子運動的速度有什么影響？ 只只改變改變粒子速度的粒子速度的方向方向，不改變不改變粒子速度的粒子速度的大小大?。? 3）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？ 由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運動方向垂直，由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運動方向垂直，所以所以洛倫茲力對運動電荷不做功洛倫茲力對運動電荷不做功 F vF v

9、F BF B安培力是洛倫茲力的集安培力是洛倫茲力的集體表現(xiàn)，洛倫茲力是安體表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。培力微觀表現(xiàn)。2.2.大小關(guān)系：大小關(guān)系：F F安安NFNF洛洛（N N是導(dǎo)體中運動的電是導(dǎo)體中運動的電荷數(shù)）荷數(shù)）3.3.方向關(guān)系：方向關(guān)系：F F安安與與F F洛洛方向相同方向相同4.F4.F安安與與F F洛洛本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力本質(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：洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：洛倫茲力和電場力的區(qū)別：電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不一定受到磁場

10、力作用，只態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁場力作用。荷才受磁場力作用。2.2.大?。捍笮。篎 F電電Eq,FEq,F洛洛=Bqvsin=Bqvsin。3.3.電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向；電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。垂直于運動方向。4.4.電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動除外）；而電荷在磁場

11、中運動時，磁場力一定不會除外）；而電荷在磁場中運動時，磁場力一定不會對電荷做功。對電荷做功。1 1、洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力、洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2 2、洛倫茲力的方向：左手定則、洛倫茲力的方向：左手定則 F v F B F v F B 3 3、洛倫茲力大小：、洛倫茲力大小： F F洛洛=qVBsin=qVBsin VB F VB F洛洛=qVB=qVB VB F VB F洛洛= 0= 04 4、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變 力的大小，洛倫茲力對運動電荷不做功力的大小，洛倫茲

12、力對運動電荷不做功 請你分析洛倫茲力和安培力方向的判斷方請你分析洛倫茲力和安培力方向的判斷方法，找出判斷兩力方向的共同規(guī)律法，找出判斷兩力方向的共同規(guī)律安培力：伸出左手，讓磁安培力：伸出左手，讓磁感線穿過手心，感線穿過手心，四指指向四指指向電流方向電流方向，拇指所指的方，拇指所指的方向就是安培力的方向向就是安培力的方向洛倫茲力：伸出左手，讓磁感線洛倫茲力：伸出左手，讓磁感線穿過手心，穿過手心，四指指向正電荷的四指指向正電荷的運動方向，（指向負(fù)電荷的運動運動方向，（指向負(fù)電荷的運動反方向）反方向）拇指所指的方向就是拇指所指的方向就是安培力的方向安培力的方向1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，

13、試判斷、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向這時粒子所受洛倫茲力的方向 + V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直紙面向外垂直紙面向外 垂直紙面向里垂直紙面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0課堂練習(xí)課堂練習(xí): : 2 2：為了研究某種放射源發(fā)出的未知射線，：為了研究某種放射源發(fā)出的未知射線，物理探究者把放射源置于勻強磁場中，射物理探究者把放射源置于勻強磁場中，射線分裂成線分裂成a a、b b、c c三束，請分析三束射線的三束，請分析三束射線的電性。電性。試證明：帶電粒子具有速度 時，才能沿著圖示虛線路徑通過這個速度選擇器。

14、BEv v 速度選擇器速度選擇器3.（書98頁第三題）在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強磁場處理，磁感應(yīng)強度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，該發(fā)電機的電動勢是多大？(提示：復(fù)習(xí)第二章第二節(jié)電動勢的有關(guān)知識。)4、（書98頁第4題）如圖所示，磁流體發(fā)電機是一項新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個直流電源的兩個電極。（1）圖中A、B板哪一個是發(fā)電機的正極。NSNSNSNS 1 1、要是電子打在、要是電子打在A A點，偏轉(zhuǎn)磁場點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外垂直紙面向外2 2、要是電子打在、要是電子打在B B點，偏轉(zhuǎn)磁場點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里垂直紙面向里3 3、要是電子打從、要是電子打從A A點向點向B B點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)