高中物理人教版選修3-1課件：3.6 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力[數(shù)理化網(wǎng)]

1、目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)高中物理高中物理選修選修3-1人教版人教版第三章第三章 磁磁 場場第六講第六講 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)1知道什么是洛倫茲力，會(huì)用左手定則判斷洛倫茲力的方向知道什么是洛倫茲力，會(huì)用左手定則判斷洛倫茲力的方向 2掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過程，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過程，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小 3知道電視顯像管的基本構(gòu)造及工作的基本原理知道電視顯像管的基本構(gòu)造及工作的基本原理 目標(biāo)定位目標(biāo)定位運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場

2、中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)一、洛倫茲力的方向和大小一、洛倫茲力的方向和大小1、（、（1）運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷 （2）宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn) 2、（、（1）磁感線磁感線 正電荷運(yùn)動(dòng)的正電荷運(yùn)動(dòng)的方向方向 洛倫茲力洛倫茲力 相反相反 （2）B和和v 3、FqvB FqvBsin 想一想想一想：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，如何使用左手定則判斷洛倫：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，如何使用左手定則判斷洛倫茲力方向？茲力方向？ 答：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，我們使四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，此時(shí)拇指答：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，我們使四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，此時(shí)拇指的指向就是負(fù)電荷的所

3、受洛倫茲力的方向的指向就是負(fù)電荷的所受洛倫茲力的方向.二、電視顯像管的工作原理二、電視顯像管的工作原理 1、偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)線圈 2、 磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn) 3、偏轉(zhuǎn)磁場偏轉(zhuǎn)磁場 掃描掃描 想一想想一想：顯像管工作時(shí)，電子束是依次掃描熒光屏上各點(diǎn)，但：顯像管工作時(shí)，電子束是依次掃描熒光屏上各點(diǎn)，但是我們?yōu)槭裁从X察不到熒光屏的閃爍？是我們?yōu)槭裁从X察不到熒光屏的閃爍？答：電視機(jī)中的電子束每秒要進(jìn)行答：電視機(jī)中的電子束每秒要進(jìn)行50場掃描，由于視覺暫留的效果，所以我們場掃描，由于視覺暫留的效果，所以我們感覺到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光而不是閃爍感覺到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光而不是閃爍.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力

4、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)一、洛倫茲力的方向一、洛倫茲力的方向 1.判斷方法：左手定則判斷方法：左手定則2. FB，F(xiàn)v，F(xiàn)垂直于垂直于B、v確定的平面，但確定的平面，但B與與v不一不一定垂直定垂直3. 洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化但無論洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化但無論怎么變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力永不怎么變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向，不改變電荷速度大小做功，它只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向，不改變電荷速度大小課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電

5、荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例1】如下圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度如下圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度B電電荷的運(yùn)動(dòng)速度荷的運(yùn)動(dòng)速度v和磁場對(duì)電荷的作用力和磁場對(duì)電荷的作用力F的相互關(guān)系圖中，畫得正確的是的相互關(guān)系圖中，畫得正確的是(其其中中B、F、v兩兩垂直兩兩垂直) ( )借題發(fā)揮借題發(fā)揮 確定洛倫茲力的方確定洛倫茲力的方向還需明確運(yùn)動(dòng)電荷的電性，向還需明確運(yùn)動(dòng)電荷的電性，特別注意負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與特別注意負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與左手四指的指向應(yīng)相反左手四指的指向應(yīng)相反FFF根據(jù)左手定則可得四幅根據(jù)左手定則可得四幅圖的洛倫茲力方向圖的洛倫茲力方向FC課堂講義課堂

6、講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)二、二、 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)2洛侖茲力與電場力的比較：洛侖茲力與電場力的比較：（1）洛侖茲力）洛侖茲力F=qvB：只有運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方：只有運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不平行時(shí)才受到洛侖茲力；洛侖茲力的方向總與速度方向垂直，用左手向不平行時(shí)才受到洛侖茲力；洛侖茲力的方向總與速度方向垂直，用左手定則判斷。定則判斷

7、。（2）電場力）電場力FqE：只要是電荷在電場中就要受到電場力；電場力的方：只要是電荷在電場中就要受到電場力；電場力的方向與場強(qiáng)向與場強(qiáng)E同線（正電荷與同線（正電荷與E同向，負(fù)電荷與同向，負(fù)電荷與E反向）。反向）。課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例2】在圖在圖3-5-2所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒，帶電粒子的速率均為子的速率均為v，帶電荷量均為，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出

8、洛倫茲力的方向小，并指出洛倫茲力的方向(1)因因vB，所以，所以F qvB，方向與，方向與v垂直向左上方垂直向左上方 F由于由于v與與B平行，所平行，所以不受洛倫茲力以不受洛倫茲力 vvF課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例3】在如下圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電子可能沿在如下圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是( )vf洛洛F電電F電電vvf洛洛vF電電f洛洛BC課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中

9、受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)三、洛侖茲力作用下的帶電體的運(yùn)動(dòng)三、洛侖茲力作用下的帶電體的運(yùn)動(dòng)分析帶電體在磁場中的受力運(yùn)動(dòng)問題，與力學(xué)方法相似：分析帶電體在磁場中的受力運(yùn)動(dòng)問題，與力學(xué)方法相似：首先要受力分析，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選擇恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)首先要受力分析，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選擇恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律律課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)小滑塊的初狀態(tài)小滑塊的初狀態(tài)離開斜面時(shí)離開斜面時(shí)FN=0，洛倫茲，洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，從而力應(yīng)垂直斜面向上，從而可以判斷所帶電荷

10、的正負(fù)可以判斷所帶電荷的正負(fù)小物塊到達(dá)斜面底端時(shí)小物塊到達(dá)斜面底端時(shí)剛好離開斜面剛好離開斜面課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力【例例4】一個(gè)質(zhì)量一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g

11、取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例題例題4】一個(gè)質(zhì)量一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由

12、靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ 若要使小滑塊離開斜面，則洛倫茲若要使小滑塊離開斜面，則洛倫茲力力F應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶則可知，小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷負(fù)電荷課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力mgFNF(1)小滑塊在沿斜面下滑的過程中，小滑塊在沿斜面下滑的過程中，受重力受重

13、力mg、斜面支持力、斜面支持力FN和洛倫和洛倫茲力茲力F作用，如圖所示作用，如圖所示目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例題例題4】一個(gè)質(zhì)量一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取取

14、10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ (2)小滑塊沿斜面下滑的過程中，小滑塊沿斜面下滑的過程中，垂直于斜面的加速度為零，由平垂直于斜面的加速度為零，由平衡條件得衡條件得FFNmgcos ，當(dāng)支，當(dāng)支持力持力FN0時(shí)，小滑塊脫離斜時(shí)，小滑塊脫離斜面設(shè)此時(shí)小滑塊速度為面設(shè)此時(shí)小滑塊速度為vmax，則此時(shí)小滑塊所受洛倫茲力則此時(shí)小滑塊所受洛倫茲力FBqvmax，課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

15、課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例題例題4】一個(gè)質(zhì)量一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？小滑塊離開斜

16、面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ (3)設(shè)該斜面長度至少為設(shè)該斜面長度至少為l，則小，則小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊剛滑到斜面底端時(shí)因?yàn)榛瑝K剛滑到斜面底端時(shí)因?yàn)橄禄^程中只有重力做功，下滑過程中只有重力做功， 課堂講義課堂講義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向1.在陰極射線管中電子流方向在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管

17、平行，則電子線與陰極射線管平行，則電子將將()A向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn)C向紙里偏轉(zhuǎn)向紙里偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn)向紙外偏轉(zhuǎn)解析由題圖可知，直線電流的方向由解析由題圖可知，直線電流的方向由左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導(dǎo)線左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導(dǎo)線下方的磁場方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，而下方的磁場方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮娮舆\(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知電子運(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知(電子帶負(fù)電荷，四指要指向電子運(yùn)動(dòng)電子帶負(fù)電荷，四指要指向電子運(yùn)動(dòng)方向的反方向方向的反方向)，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故B選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確FB對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷

18、在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小2如圖如圖7所示，帶負(fù)電荷的擺球在一所示，帶負(fù)電荷的擺球在一勻強(qiáng)磁場中擺動(dòng)勻強(qiáng)磁場的方向垂勻強(qiáng)磁場中擺動(dòng)勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里擺球在直紙面向里擺球在A、B間擺動(dòng)過程間擺動(dòng)過程中，由中，由A擺到最低點(diǎn)擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線拉力大時(shí)，擺線拉力大小為小為F1，擺球加速度大小為，擺球加速度大小為a1；由；由B擺擺到最低點(diǎn)到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線拉力大小為時(shí)，擺線拉力大小為F2，擺，擺球加速度大小為球加速度大小為a2，則，則 () AF1F2，a1a2 BF1F2，a1a2CF1F2，a1a2 DF1F2，a1a2以小球?yàn)檠芯繉?duì)象以小球?yàn)檠芯繉?duì)象由由AC過程中在過程中在C點(diǎn)受力情況點(diǎn)受力情況mgF1f洛洛F1f洛洛mgma1由由BC過程中在過程中在C點(diǎn)受力情況點(diǎn)受力情況mgF2f洛洛F2 f洛洛mgma2Bvv對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)洛倫茲力的綜合