《运动电荷在磁场中受到的力》课件.ppt

. . . 第 三 章 磁 场第 五 节 运 动 电 荷 在 磁 场 中 受 到 的 力 . . . 电 视 机 ， 是 我 们 家 里 常 见 的 家 用 电 器 ， 有 的 叫 显 像 管电 视 ， 有 的 叫 液 晶 电 视 。 那 么 显 像 管 电 视 机 是 如 何 工 作 的呢 ？ 这 节 课 我 们 就 来 认 识 下 。 . . . 1. 判 断 安 培 力 的 方 向I I2. 安 培 力 大 小 的 一 般 计 算 方 法 F FF = ILBsin 知 识 回 顾 . . . 磁 场 对 通 电 导 线 （ 电 流 ） 有 力 的 作 用 ， 而 电 流 是 电 荷 的 定 向运 动 形 成 的 ， 由 此 你 想 到 了 什 么 ？磁 场 可 能 对 运 动 电 荷 有 力 的 作 用 。导 体 中 的 电 流 是 由 电 荷 的 定 向 移 动 产 生 的电 流 是 如 何 形 成 的 ？ . . . http:/ 验 现 象 在 没 有 外 磁 场 时 ， 电 子 束 沿 直 线 运 动 ， 将 磁 铁 靠 近 阴 极 射 线管 ， 发 现 电 子 束 运 动 轨 迹 发 生 了 弯 曲 。 实 验 结 论 磁 场 对 运 动 电 荷 有 力 的 作 用 。 通 过 观 看 视 频 ， 阴 极 射 线 在 磁 场 中 的 偏 转 演 示 实 验 ， 使 学 生 了 解 微 观 粒 子 在磁 场 中 受 到 力 的 作 用 。 . . . 洛 伦 兹 力 的 方 向1.实 验 探 究 ： 磁 场 对 运 动 电 荷 是 否 有 力 的 作 用（ 1） 探 究 过 程 无 外 加 磁 场 时 ， 阴 极 射 线 管 中 电 子 束 的 运 动 轨 迹 为 直 线 . . . 外 加 蹄 形 磁 铁 时 ， 阴 极 射 线 管 中 电 子 束 运 动 轨 迹 发 生 弯 曲 交 换 磁 铁 N、 S极 ， 电 子 束 的 偏 转 方 向 与 之 前 相 反 换 用 两 个 蹄 形 磁 铁 时 ， 电 子 束 的 偏 转 角 度 增 大 . . . 洛 伦 兹（ 1853 1928）一 、 洛 伦 兹 力2. 洛 伦 兹 力 与 安 培 力 的 关 系 ： 1. 磁 场 对 运 动 电 荷 有 力 的 作 用 ， 这 个力 叫 做 洛 仑 兹 力 。安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 ；洛 伦 兹 力 是 安 培 力 的 微 观 本 质 。安 培 力洛 仑 兹 力 磁 场 对 电 流 的 作 用磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用因果 微 观 原 因宏 观 表 现 . . . u猜 想 ： 能 不 能 用 左 手 定 则 来 判 定 ？u推 理 ： 我 们 曾 经 用 左 手 定 则 判 定 安 培 力 的 方 向 。 大 量 定 向 移 动 电 荷 所 受 洛 伦 兹 力 宏 观 表 现 为 安 培 力 ， 因 此 ， 可 以 用 左 手 定 则 判 定 洛 伦 兹 力 的 方 向 。u验 证 ： 尝 试 不 同 方 向 的 磁 场 对 电 子 束 的 不 同 影 响 ， 判 断 运 动 的 电 子 束 在 各 种 方 向 的 磁 场 中 的 受 力 方 向 。 洛 仑 兹 力 F洛 的 方 向 如 何 确 定 ？ . . . 10 v1. 伸 开 左 手 ， 使 拇 指 与 其 余 四 指垂 直 ， 并 且 都 与 手 掌 在 同 一 平 面内 ， 让 磁 感 线 垂 直 穿 过 手 心 ， 若四 指 指 向 正 电 荷 运 动 的 方 向 ， 那么 拇 指 所 指 的 方 向 就 是 正 电 荷 所受 洛 伦 兹 力 的 方 向 。 F洛 F洛二 、 洛 伦 兹 力 的 方 向 左 手 定 则2. 若 四 指 指 向 负 电 荷 运 动 的 反方 向 ， 那 么 拇 指 所 指 的 方 向 就 是负 电 荷 所 受 洛 伦 兹 力 的 方 向 。 v . . . B vF洛1. 以 相 同 速 度 进 入 同 一 磁 场 的 正 、 负 电 荷 受 到 的 洛 伦 兹 力方 向 相 反 。2 洛 伦 兹 力 的 方 向 既 垂 直 于 磁 场 ， 又 垂 直 于 速 度 ， 即 垂 直于 v 和 B 所 组 成 的 平 面 。 . . . 思 考1.判 断 下 列 说 法 的 正 误（ 1） 洛 伦 兹 力 方 向 一 定 与 电 荷 的 运 动 方 向 垂 直 ， 磁 场 方 向 也 一 定 与 电 荷 的 运 动 方 向垂 直 。 （ ）（ 2） 运 动 电 荷 在 某 处 不 受 洛 伦 兹 力 的 作 用 ， 则 该 处 的 磁 感 应 强 度 一 定 为 0。 （ ）（ 3） 如 果 把 q改 为 q ， 且 速 度 反 向 ， 则 洛 伦 兹 力 的 方 向 不 变 。 （ ） . . . 例 1. 试 判 断 下 图 中 的 带 电 粒 子 刚 进 入 磁 场 时 所 受 洛 伦 兹力 的 方 向 。 FF F 垂 直 于 纸 面向 外 F 垂 直 于 纸 面向 外vB vBvBvB . . . 如 果 带 电 粒 子 射 入 匀 强 磁 场 时 （ 不 计 粒 子 重 力 ） ， 初 速度 v0 跟 磁 感 强 度 B 的 方 向 平 行 ， 粒 子 将 做 什 么 运 动 ？以 初 速 度 v0 做 匀 速 直 线 运 动试 判 断 ： 图 中 的 带 电 粒 子刚 进 入 磁 场 时 所 受 的 洛 伦兹 力 的 情 况 如 何 ？ v0类 比 ： 我 们 知 道 ， 当 电 流 方 向 跟 磁 场 方 向 平 行 时 安 培 力 等 于0 。 当 带 电 粒 子 的 运 动 方 向 与 磁 场 方 向 平 行 时 ， 洛 伦 兹 力 最小 F 洛 = 0。 . . . ( v B )三 、 洛 伦 兹 力 的 大 小电 荷 量 为 q 的 粒 子 以 速 度 v 运 动 时 ， 如 果 速 度 方 向 与 磁感 应 强 度 方 向 垂 直 ， 那 么 粒 子 所 受 的 洛 伦 兹 力 为 ：F洛 = qvB当 v B 时 ， F洛 = 0 若 带 电 粒 子 不 垂 直 射 入 磁 场 ， 粒 子 受 到 的 洛 伦 兹 力 又 如何 呢 ? . . . v2 v1vF 洛 = qvBsin ( 为 B 与 v 的 夹 角 ) . . . 1. 安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 ， 洛 伦 兹 力 是 安 培 力微 观 表 现 。2. 大 小 关 系 ： F安 NF洛 （ N是 导 体 中 运 动 的 电 荷 数 ） 。3. 方 向 关 系 ： F安 与 F洛 方 向 相 同 。4. F安 与 F洛 本 质 都 是 磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 力 。洛 伦 兹 力 与 安 培 力 的 关 系 . . . 例 2. 一 初 速 度 为 零 的 质 子 （ 质 量 m = 1.67 kg ， 电 荷量 q = 1.6 C ） ， 经 过 电 压 为 3340 V 的 电 场 加 速 后 ，垂 直 进 入 磁 场 感 应 强 度 为 5.0 T 的 匀 强 磁 场 中 ， 质 子所 受 洛 仑 磁 力 为 多 大 ？解 析 ： 由 动 能 定 理 ： qU = 则 质 子 所 受 洛 伦 慈 力 F = qvB = qB = 6.4 N 。 . . . 1. 关 于 安 培 力 和 洛 伦 兹 力 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( ) A. 安 培 力 和 洛 伦 兹 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 BD . . . http:/ 、 电 视 显 像 管 的 工 作 原 理显 像 管 的 介 绍原 理 ： 电 子 束 在 磁 场 中 偏 转 。主 要 构 造 : 电 子 枪 （ 阴 极 ） 、 偏 转 线 圈 、 荧 光 屏 等 。 . . . 电 子 束 从 最 上 一 行 到 扫 描 到 最 后 一 行 叫 做 一 场 。 电 视 中每 秒 要 进 行 50场 扫 描 ， 因 为 人 眼 的 “ 视 觉 暂 留 ” ， 所 以 我 们会 感 觉 整 个 荧 光 屏 都 在 发 光 。 电 视 显 像 管 发 射 电 子 ， 在 加 速 电 场 中 被 加 速 后 进 入 偏 转磁 场 。 在 偏 转 磁 场 作 用 下 ， 电 子 束 在 荧 光 屏 上 扫 描 。 电 子 束在 荧 光 屏 上 扫 描 一 行 后 ， 迅 速 返 回 (如 图 中 虚 线 所 示 )， 再 做下 一 行 扫 描 ， 直 到 荧 光 屏 的 下 端 。 . . . 1. 洛 伦 兹 力 ： 运 动 电 荷 在 磁 场 中 受 到 的 作 用 力 。 安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 2. 洛 伦 兹 力 方 向 的 判 断 ： 左 手 定 则 。F v、 B 所 在 的 平 面 ； 负 电 荷 的 方 向 与 正 电 荷 的 相 反3. 洛 伦 兹 力 的 大 小 ： F = qvBsin （ 为 B 与 v 的 夹 角 ）4. 电 视 显 像 管 的 工 作 原 理 . . . 1. 试 判 断 各 图 中 带 电 粒 子 受 洛 伦 兹 力 的 方 向 、 或 带 电 粒子 的 电 性 、 或 带 点 粒 子 的 运 动 方 向 。vF洛 vv洛 伦 兹 力 方 向垂 直 纸 面 向 里 洛 伦 兹 力 方 向垂 直 纸 面 向 外vF洛 . . . BC2. 下 列 说 法 中 正 确 的 是 （ ） A. 磁 场 方 向 、 电 荷 运 动 方 向 、 洛 仑 兹 力 方 向 三 者 总 是 互相 垂 直 的 B. 洛 仑 兹 力 方 向 一 定 既 垂 直 于 磁 场 方 向 ， 又 垂 直 于 电 荷运 动 方 向 C. 电 荷 运 动 方 向 与 磁 场 方 向 可 能 垂 直 ， 也 可 能 不 垂 直 ，但 洛 仑 兹 力 方 向 一 定 与 磁 场 方 向 和 运 动 方 向 都 垂 直 D. 根 据 电 荷 运 动 方 向 和 洛 仑 兹 力 方 向 ， 一 定 能 确 定 磁 场方 向 . . . 3. 当 一 带 正 电 q 的 粒 子 以 速 度 v 沿 螺 线 管 中 轴 线 进 入 该通 电 螺 线 管 ， 若 不 计 重 力 ， 则 （ ） A. 带 电 粒 子 速 度 大 小 改 变 B. 带 电 粒 子 速 度 方 向 改 变 C. 带 电 粒 子 速 度 大 小 不 变 D. 带 电 粒 子 速 度 方 向 不 变 CD U qv . . . 4. 摆 长 为 L 的 单 摆 在 匀 强 磁 场 中 摆 动 ， 摆 动 中 摆 线 始 终绷 紧 ， 若 摆 球 带 正 电 ， 电 量 为 q， 质 量 为 m ， 磁 感 应 强度 为 B， 细 绳 与 竖 直 方 向 的 夹 角 为 。 当 小 球 从 如 图 所示 的 位 置 摆 到 最 低 处 时 ， 摆 线 上 拉 力 T 多 大 ？ . . . 27 当 摆 球 向 右 摆 到 最 低 点 时 ， 速 度 方向 水 平 向 右 ， 洛 伦 兹 力 方 向 竖 直 向上 ， 如 图 所 示 。 则 ：Tm g = m 3 2 cos 2 1 cosT mg mg Bq gL 解 析 :摆 球 在 运 动 中 洛 伦 兹 力 不 做 功 ， 由 动 能 定 理 得 ：m gL( 1cos ) = v = TF洛 vm g 3 2 cos 2 1 cosT mg mg Bq gL 答 案 ：