24磁場對運動電荷的作用力

1、2.4磁場對運動電荷的作用教學目標教學目標知訓與能力知訓與能力、洛侖茲力（1）洛侖茲力：磁場對運動電荷力的作用（2）洛侖茲力和安培力是微觀和宏觀的關(guān)系、洛侖茲力的方向的判斷、電子束的磁偏轉(zhuǎn)1、磁場的強弱和電子的速度都能影響圓的半徑、顯像管的工作原理實驗儀器：實驗儀器： 安裝一個陰極、一個陽極的真空玻璃管、高壓電源、磁鐵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若已知上圖中：若已知上圖中：B=4.010-2 T，導線長，導線長L=10 cm，I=1 A。求：通電導線所受的安培力大小？。求：通電導線所受的安培力大??？ 電流是如何形成的？電流是如何形成的？思考思考電流是電荷的定

2、向運動形成的，而磁場對電流（通電導線）電流是電荷的定向運動形成的，而磁場對電流（通電導線）有力的作用，由此你會想到了什么？有力的作用，由此你會想到了什么？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。實驗：用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。實驗：用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。 實驗驗證實驗驗證 在真空玻璃管內(nèi)安裝一個陰在真空玻璃管內(nèi)安裝一個陰極、一個陽極極、一個陽極.陰極接高電壓陰極接高電壓的負極、陽極接正極的負極、陽極接正極.陰極能陰極能夠發(fā)射電子夠發(fā)射電子,電子束在兩極之電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極間的電場力的作用下從陰極飛向陽極飛向陽極.這個管子叫做電子

3、這個管子叫做電子射線管射線管.為了顯示電子束運動為了顯示電子束運動的情況的情況,管內(nèi)裝有長條形的熒管內(nèi)裝有長條形的熒光屏光屏,屏上的物質(zhì)受到電子的屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊時能夠發(fā)光。撞擊時能夠發(fā)光。當電子射線管的周圍不存在磁場時，當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電子射線管的周圍存在磁場時，當電子射線管的周圍存在磁場時，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、磁場對運動電荷有力的作用、磁場對運動電荷有力的作用,這個力叫做這個力叫做洛侖茲力洛侖茲力.2.洛倫茲力與安培力的

4、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，荷蘭物理學洛倫茲，荷蘭物理學家，家，首先提出磁場對首先提出磁場對運動電荷有作用力的運動電荷有作用力的觀點。觀點。 洛倫茲創(chuàng)立了洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，洛倫茲變換公式，1902年與其學生塞曼年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政的卓著功勛，荷蘭政府決定從府決定從1945年起，年起，把他的生日定為把他的生日定為

5、“洛洛倫茲節(jié)倫茲節(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方向大量定向我們曾經(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表現(xiàn)為安培力，因此，移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，因此， 可以用可以用左手定則左手定則判定洛倫茲力的方向判定洛倫茲力的方向u驗證：驗證：嘗試不同方向的磁場對電子束的不同影響，判斷嘗試不同方向的磁場對電子束的不同影響，判斷 運動的電子束在各種方向的磁場中的受力方向運動的電子束在各種方向的磁場中的受力方向 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vv1 1、伸開左

6、手，使大拇指和其余四、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向若四指指向正電荷正電荷運動的方向，那運動的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的方向。 2 2、 如果運動的是如果運動的是負電荷負電荷，則四指，則四指指向指向負電荷負電荷運動的運動的反方向反方向，那么，那么拇指所指的方向就是負電荷所受拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的方向。FF洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向畫的方向正確嗎

7、？下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向畫的方向正確嗎？洛侖茲力洛侖茲力F洛洛的大小與什么有關(guān)？的大小與什么有關(guān)？FVFB請大家猜一猜？請大家猜一猜？速度速度V磁場的磁感應(yīng)強度磁場的磁感應(yīng)強度B帶電粒子的電荷量帶電粒子的電荷量q可以證明：可以證明：洛侖茲力洛侖茲力f的大小等于電荷量的大小等于電荷量q、速度、速度V、磁感應(yīng)強度、磁感應(yīng)強度B三者的乘積三者的乘積當速度當速度V的方向與磁感應(yīng)強度的方向與磁感應(yīng)強度B的方向垂直時：的方向垂直時：qvBF 4、洛倫茲力的大小、洛倫茲力的大小當速度當速度V的方向的方向與與磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B的方向的方向平行平行時：時：F0課堂練習課堂練習: 1.1.判斷下列粒子判斷下列

8、粒子剛進入剛進入磁場時所受的磁場時所受的洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向. .-qv甲甲F-qv丙丙F垂直紙面向里垂直紙面向里+qv乙乙F+qv丁丁F垂直紙面向外垂直紙面向外【例【例2】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度B及粒子速度及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是AF、B、v三者必定均保持垂直三者必定均保持垂直BF必定垂直于必定垂直于B、v，但，但B不一定垂直于不一定垂直于vCB必定垂直于必定垂直于F、v，但，但F不一定垂直于不一定垂直于vDv必定垂直于必定垂直于F、B，但，但F不一定垂直于不一定垂直于B1.

9、1.產(chǎn)生產(chǎn)生：電場對運動電荷、靜止電荷都有電場力的：電場對運動電荷、靜止電荷都有電場力的 作用作用, ,磁場只對磁場只對運動運動電荷才有磁場力的作用電荷才有磁場力的作用洛倫茲力與電場力的區(qū)別洛倫茲力與電場力的區(qū)別：2.2.大小大?。涸趧驈婋妶鲋校涸趧驈婋妶鲋? ,電荷所受的電場力與電荷所受的電場力與V V無關(guān)，是無關(guān)，是一個恒力一個恒力 在勻強磁場中在勻強磁場中, , 洛倫茲力與洛倫茲力與V V有關(guān)有關(guān)3.3.方向方向：電場力的方向與電場方向：電場力的方向與電場方向平行平行, ,正電荷的電正電荷的電場力方向就是電場方向場力方向就是電場方向 無論是正電荷還是負電荷，它所受洛倫茲力永遠與無論是正電

10、荷還是負電荷，它所受洛倫茲力永遠與磁場方向磁場方向垂直。垂直。4.4.做功做功：電場力對電荷可能做功，也可能不做功：電場力對電荷可能做功，也可能不做功 洛倫茲力始終與電荷速度方向垂直洛倫茲力始終與電荷速度方向垂直, ,永遠不會做功永遠不會做功小結(jié)小結(jié)小結(jié)小結(jié)1 1、洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力、洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力 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、洛倫茲力方向的判斷：、洛倫茲力方向的判斷： 左手定則左手定則F FV V， F FB B ，F(xiàn) F V V、B B所在的平面所在的平面負電荷的方向與正電荷的相反負電荷的方向與正電荷的相反第四節(jié)

11、第四節(jié) 磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用第二課時第二課時2007.9洛侖茲力有什么特點呢？洛侖茲力有什么特點呢？fVf-q洛侖茲力洛侖茲力F的方向總跟運動的方向總跟運動電荷的速度電荷的速度v的方向垂直。的方向垂直。洛侖茲力只能改變電荷運動的速度方向，洛侖茲力只能改變電荷運動的速度方向，不能改變速度的大小。不能改變速度的大小。洛侖茲力對在磁場中運動的電荷不做功。洛侖茲力對在磁場中運動的電荷不做功。思考思考 如果帶電粒子射入勻強磁場時，初速度跟磁如果帶電粒子射入勻強磁場時，初速度跟磁場方向垂直（如圖所示），粒子在洛侖茲力的作場方向垂直（如圖所示），粒子在洛侖茲力的作用下將做什么運動？用下將

12、做什么運動？思考思考電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子束的磁偏轉(zhuǎn) 圖圖2.4-2洛倫茲力演示儀洛倫茲力演示儀下圖實驗裝置可以演示洛倫茲力的大小和方向。它由下圖實驗裝置可以演示洛倫茲力的大小和方向。它由一個球形電子射線管和一組線圈組成。通過改變電子一個球形電子射線管和一組線圈組成。通過改變電子槍兩極間的電壓可以改變電子的速度；通過改變線圈槍兩極間的電壓可以改變電子的速度；通過改變線圈中電流的強弱可以改變磁感應(yīng)強度的大小。中電流的強弱可以改變磁感應(yīng)強度的大小。 在演示儀中可以觀察到，沒有磁場時，電子束是直進的，外加磁場后，電子束的徑跡變成圓形。磁場的強弱和電子的速度都能影響圓的半徑。電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子束的磁偏轉(zhuǎn)

13、顯像管的工作原理顯像管的工作原理 1、電子束是怎樣實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的？、電子束是怎樣實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的？ 思考與討論思考與討論2、在圖、在圖2.43中，如圖所示中，如圖所示 （1）要是電子打在）要是電子打在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？ （2）要是電子打在）要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？場應(yīng)該沿什么方向？ （3）要是電子束打在熒光屏上的）要是電子束打在熒光屏上的位置由中心位置由中心O逐漸向逐漸向A點移動，偏轉(zhuǎn)點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？磁場應(yīng)該怎樣變化？3、電子打在熒光屏上只能有一個亮點，為什么整個熒光屏都、電子打在熒光屏上只能有一個亮點，為什么整個熒光屏都

14、能發(fā)光能？能發(fā)光能？ 科學漫步科學漫步科學足跡科學足跡【例【例1】如圖所示的是磁感應(yīng)強度】如圖所示的是磁感應(yīng)強度B、正電荷速度、正電荷速度v和和磁場對電荷的作用力磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖（其中三者方向的相互關(guān)系圖（其中B垂直于垂直于F與與v決定的平面，決定的平面，B、F、v兩兩垂直）。其兩兩垂直）。其中正確的是中正確的是例例2、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將_A豎直向下沿直線射向地面豎直向下沿直線射向地面B相對于

15、預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)【例【例3】一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線方】一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計重力影響），粒子將在管中向射入（若不計重力影響），粒子將在管中A做圓周運動做圓周運動B沿軸線來回運動沿軸線來回運動C做勻加速直線運動做勻加速直線運動D做勻速直線運動做勻速直線運動1、問題與練習、問題與練習P41作業(yè)：作業(yè)： 課外作業(yè)課外作業(yè)1答：由現(xiàn)象知這束射線含有不答：由現(xiàn)象知這束射線含有不同的粒子。同的粒子。其中向左的射線為帶其中向左的射線為帶正電的粒子組成；正電的粒子組成；中間的射線為中間的射線為不帶電粒子組成；不帶電粒子組成；向右的射線為向右的射線為帶負電的粒子組成。帶負電的粒子組成。2答：甲答：甲 豎直向上；乙豎直向上；乙 豎直向下；丙豎直向下；