《运动电荷在磁场中受到的力》优教课件

高 中 物 理 系 列 优 教 课 件3.5 运 动 电 荷 在 磁 场 中 受 到 的 力 回 顾 与 思 考 在 第 二 节 中 我 们 已 经 初 步 了 解 了 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用力 ， F=BIL。 由 于 安 培 在 研 究 磁 场 与 电 流 的 相 互 作 用 方 面 做出 了 杰 出 贡 献 ， 为 了 纪 念 他 ， 人 们 把 这 个 力 称 为 安 培 力 。 本 节 将 对 安 培 力 做 进 一 步 研 究 。 学 习 目 标1 知 道 洛 伦 兹 力 的 方 向 与 电 荷 的 运 动 方 向 和 磁 感应 强 度 的 方 向 都 垂 直 ， 会 用 左 手 定 则 判 断 洛 伦兹 力 的 方 向2 掌 握 洛 伦 兹 力 大 小 的 计 算 和 方 向 的 判 断3 知 道 电 视 显 像 管 的 基 本 构 造 以 及 工 作 的 基 本 原理 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 （ 2） 探 究 结 论磁 场 对 运 动 电 荷 会 产 生 力 的 作 用磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 力 方 向 与 磁 场 方 向 有 关磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 力 大 小 与 磁 感 应 强 度 有 关 2.洛 伦 兹 力 的 定 义运 动 的 电 荷 在 磁 场 中 受 到 力 的 作 用 3. 洛 伦 兹 力 的 方 向 判 断 左 手 定 则伸 开 左 手 ， 使 拇 指 与 其 余 四 个 手 指 垂 直 ， 并 且 都 与 手 掌 在 同一 个 平 面 内 ； 让 磁 感 线 垂 直 从 掌 心 进 入 ， 并 使 四 指 指 向 正 电荷 运 动 的 方 向 ， 这 时 拇 指 所 指 的 方 向 就 是 运 动 的 正 电 荷 在 磁场 中 所 受 洛 伦 兹 力 的 方 向知 识 点 拨判 断 运 动 的 负 电 荷 所 受 洛 伦 兹 力 方 向 发 时 ， 四 指 指 向 负 电 荷运 动 的 反 方 向 ， 则 拇 指 的 指 向 负 电 荷 受 力 方 向 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 。 （ ） 洛 伦 兹 力 的 大 小1.洛 伦 兹 力 大 小 的 推 导有 一 通 电 直 导 线 长 为 L， 横 截 面 积 为 S， 电 流 为 I， 导 线 中 含有 的 自 由 电 荷 数 为 n， 每 个 自 由 电 荷 的 电 量 为 q， 运 动 速 率为 v， 向 放 入 磁 感 应 强 度 为 B的 匀 强 磁 场 中 。vt vsv 导 体 受 到 的 安 培 力 ：自 由 电 荷 数 ： I 的 微 观 表 达 式 ： F=BILI=nqsvN=nLs 每 个 自 由 电 荷 所 受 的 洛 伦 兹 力 大 小 ： (v B）(v B）特 例 : qvBF 洛 0洛F sinqvBF 洛当 运 动 电 荷 的 速 度 v方 向 与 磁 感 应 强 度 B方 向 的 夹 角为 ， 电 荷 所 受 的 洛 伦 兹 力 大 小 为 ： 2. 洛 伦 兹 力 与 安 培 力 的 区 别 和 联 系（ 1） 区 别洛 伦 兹 力 是 指 单 个 带 电 粒 子 在 磁 场 中 的 受 力 ， 安 培 力 指 通电 导 线 的 受 力洛 伦 兹 力 恒 不 做 功 ， 而 安 培 力 可 以 做 功（ 2） 联 系安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 ， 洛 伦 兹 力 是 安 培 力 的 微 观解 释方 向 关 系 ： 两 者 都 可 用 左 手 定 则 判 断 大 小 关 系 ： F 安 NF洛 （ N是 导 体 中 运 动 的 电 荷 数 ） 思 考2.安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 ， 为 什 么 洛 伦 兹 力 对 电 荷 不做 功 ， 而 安 培 力 却 可 以 对 导 体 棒 做 功 ？ 根 据 左 手 定 则 可 知 ， 洛 伦 兹 力 的 方 向 始 终 与 速 度 方 向 垂直 ， 故 洛 伦 兹 力 不 做 功 ； 安 培 力 方 向 虽 然 总 是 与 电 流 方 向 垂直 ， 但 不 一 定 与 导 体 的 运 动 方 向 垂 直 ， 故 安 培 力 可 以 做 功 。 电 视 显 像 管1. 原 理阳 极 发 射 电 子 ， 经 过 偏 转 线 圈 ， 偏 转 线 圈 产 生 的 磁 场 和 电 子运 动 方 向 垂 直 ， 电 子 受 洛 伦 兹 力 作 用 发 生 偏 转 ， 偏 转 后 打 在荧 光 屏 上 ， 使 其 发 光 。 2. 扫 描在 偏 转 区 的 水 平 和 竖 直 方 向都 加 有 偏 转 磁 场 ， 其 方 向 、强 弱 都 在 不 断 变 化 ， 因 此 电子 束 打 在 荧 光 屏 上 的 点 也 在不 断 移 动 ， 这 在 电 视 技 术 中称 为 扫 描 。 课 堂 小 结运 动 电 荷 在 磁场 中 受 到 的 力 洛 伦 兹 力 的 方 向 实 验 探 究左 手 定 则洛 伦 兹 力 的 大 小 洛 伦 兹 力 和 安 培 力 的 比 较电 视 显 像 管 原 理扫 描 巩 固 训 练1. 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 例 2. 电 荷 量 为 q的 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 运 动 ， 下 列 说 法 正 确的 是 （ ）A 只 要 速 度 大 小 相 同 ， 所 受 洛 伦 兹 力 就 相 同B 如 果 把 q改 为 -q， 且 速 度 反 向 ， 大 小 不 变 ， 则 洛 伦 兹 力的 大 小 方 向 不 变C 洛 伦 兹 力 方 向 一 定 与 电 荷 速 度 方 向 垂 直 ， 磁 场 方 向 一 定与 电 荷 运 动 方 向 垂 直D 粒 子 的 速 度 一 定 变 化B 教 育 资 源 中 心