高二物理课件人教版选修3-1：3.5《运动电荷在磁场中受到的力第二课时》

欢迎进入物理课堂 3 5运动电荷在磁场中受到的力 荷兰物理学家洛伦兹 Lorentz 1853 1928 1 运用左手定则判断安培力的方向 2 磁场对电流有力的作用 电流是怎样形成的呢 复习 那么我们是否可以想到磁场对运动电荷也有作用力呢 运动电荷在磁场中会受到作用力吗 推理与猜想 电子射线管实验 磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力 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 一 洛伦兹力的方向 左手定则 1 伸开左手 使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线穿过手心 若四指指向正电荷运动的方向 那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向 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 一 洛伦兹力的方向 垂直纸面向外 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 1 可见 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 安培力方向由左手定则判断 我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向 又垂直于电流方向 同样也用左手定则判断洛伦兹力f的方向 也是既垂直于磁场B的方向又垂直于电荷运动速度v的方向 左手定则 巩固练习 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 洛伦兹力方向垂直纸面向里 洛伦兹力方向垂直纸面向外 关于洛伦兹力的说明 1 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 洛伦兹力永远与速度方向垂直 2 洛伦兹力对电荷不做功3 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 洛伦兹力对电荷只起向心力的作用 故只在洛伦兹力的作用下 电荷将作什么运动 匀速圆周运动 试判断下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 1 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 0 如果带电粒子射入匀强磁场时 初速度vo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 二 洛伦兹力的大小 我们知道 当电流方向跟磁场方向平行时安培力等于0 思考与讨论 洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关 二 洛伦兹力的大小 当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关 磁感应强度B 电荷量q 电荷运动快慢v 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 F BIL I nqsv N nLs 思考与讨论 问题 若此电子不垂直射入磁场 电子受到的洛伦兹力又如何呢 洛伦兹力 F qVB V垂直B 安培力是洛伦兹力的集体表现 洛伦兹力是安培力产生的原因 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 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 2 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 当小球从最高处摆到最低处 摆线上拉力T多大 解析 摆球在运动中洛伦兹力不做功 由动能定理得 摆球在最低点时的速度方向不同 洛伦兹力方向不同 绳受到的拉力大小不同 三 电视显像管的工作原理 主要构造 电子枪 阴极 偏转线圈 荧光屏等 思考与讨论 1 若要使电子束在水平方向偏离中心 打在荧光屏上的 点 偏转磁场应该沿什么方向 若要使电子束打在 点 磁场应该沿什么方向 若要使电子束打在荧光屏上的位置由 逐渐向 点移动 偏转磁场应该怎样变化 原理 应用电子束磁偏转的道理 六电视显像管的工作原理 洛伦兹力和电场力的区别 电荷在电场中一定受到电场力的作用 与其运动状态无关 而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用 只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用 2 大小 F电 Eq F洛 Bqvsin 3 电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向 而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向 又垂直于运动方向 4 电场力要对运动电荷做功 电荷在等势面上运动除外 而电荷在磁场中运动时 磁场力一定不会对电荷做功 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全