運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

3.5運(yùn)動(dòng)電荷第1頁電子射線管試驗(yàn)磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力叫做洛倫茲力－vf－vf－vf－vf－vf－vfIF安.....................安培力是洛倫茲力宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力微觀本質(zhì)第2頁一.洛倫茲力方向、左手定則vvff第3頁一、洛倫茲力方向vvBvff垂直紙面向外試判斷下列圖中帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力方向

1、可見：以相同速度進(jìn)入同一磁場正負(fù)電荷受到洛倫茲力方向相反。2、安培力方向由左手定則判斷。（我們知道安培力方向既垂直于磁場方向，又垂直于電流方向，一樣也用左手定則判斷洛倫茲力f方向）也是既垂直于磁場B方向又垂直于電荷運(yùn)動(dòng)速度v方向－－－左手定則第4頁鞏固練習(xí)試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力方向，或帶電粒子電性、或帶點(diǎn)粒子運(yùn)動(dòng)方向。vffvv洛倫茲力方向垂直紙面向里洛倫茲力方向垂直紙面向外v第5頁關(guān)于洛倫茲力說明：1、洛倫茲力方向垂直于v和B組成平面。2、洛倫茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。3、洛倫茲力對(duì)電荷不做功4、洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度大小。第6頁3.洛倫茲力大小若有一段長度為L通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷電量為q，定向移動(dòng)平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中。推導(dǎo)：這段導(dǎo)體所受安培力：

I微觀表示式：

這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)：

每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力大小：F=BILI=nqsvN=nLs【思索與討論】vtvsv第7頁試判斷下列圖中帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力情況怎樣

v0V//B，F(xiàn)洛=0以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)二、洛倫茲力大小我們知道：當(dāng)電流方向跟磁場方向平行時(shí)安培力等于0第8頁2、當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直時(shí)，洛倫茲力f最大；vqB二.洛倫茲力大小洛倫茲力：F=qVB(V垂直B）——洛倫茲力對(duì)電荷只起向心力作用，故只在洛倫茲力作用下，電荷將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)第9頁1、當(dāng)一帶正電q粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)重力，則[

]A．帶電粒子速度大小改變；B．帶電粒子速度方向改變；C．帶電粒子速度大小不變；D．帶電粒子速度方向不變。CD第10頁一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、帶電粒子以一定初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，帶電粒子將做怎樣運(yùn)動(dòng)？（討論）（1）當(dāng)v//B，f=0，帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）當(dāng)v⊥B，帶電粒子以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)第11頁帶電粒子在磁場中v⊥B只受洛侖茲力，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律。周期：時(shí)間：半徑：洛倫茲力做向心力：3、粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)解題思緒：找圓心，畫軌跡，求半徑，求時(shí)間。2、第12頁二.確定帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡方法依據(jù)幾何關(guān)系確定圓心①圓周上任意兩點(diǎn)連線中垂線過圓心（入射出射位置連線中垂線過圓心）②過切點(diǎn)作切線垂線過圓心（速度垂線為半徑，過圓心）

*速度偏角等于轉(zhuǎn)過圓心角yxLv30oOv第13頁例1：如圖所表示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時(shí)速度方向與電子原來入射方向夾角是30°，則電子質(zhì)量是多少？穿過磁場時(shí)間又是多少？30°vvf洛30°df洛O第14頁+-電視機(jī)顯像管中，電子束偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。電子束經(jīng)過電壓為U加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖所表示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)中心為O，半徑為r。當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將經(jīng)過O點(diǎn)而打到屏幕中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P點(diǎn)，需要加一勻強(qiáng)磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ，此時(shí)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？(分別用e、m表示電子電量和質(zhì)量)練習(xí)1OaRrRbv電子束解：有幾何關(guān)系知：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直直面向外U加速解得：第15頁如圖所表示，在y<0區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一帶正電粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向夾角為θ。若粒子射出磁場位置與O點(diǎn)距離為L，求該粒子電量和質(zhì)量之比q/m。例2：解：做出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。OypvθO'θLθ粒子運(yùn)動(dòng)半徑：由幾何關(guān)系知：由上式解得：第16頁例3如圖所表示，一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面，在xy平面上磁場分布在以O(shè)為圓心一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，一個(gè)質(zhì)量是m，帶電量是q帶電粒子，由原點(diǎn)O開始運(yùn)動(dòng)，初速度為v，方向沿x軸正方向，以后經(jīng)過y軸上p點(diǎn)，此時(shí)速度方向和y軸夾角為30o，p到O點(diǎn)距離是L，不計(jì)重力，求B大小yxv30oOvLMNrrP第17頁解：做兩條速度延長線交于M點(diǎn)，過M點(diǎn)做角平分線交y軸N點(diǎn)，以N為圓心以r為半徑做圓，切于兩速度線，切點(diǎn)分別為O、P依據(jù)幾何關(guān)系：質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)半徑：由上式解得：yxv30oOvLMNrrP圓周上兩條切線夾角平分線過圓心第18頁小結(jié)：一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律二.確定帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡方法若已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)及入射方向、出射方向，可經(jīng)過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)做垂直于入射方向和出射方向直線，兩直線交點(diǎn)，即為圓周圓心。若已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)及入射方向，可經(jīng)過入射點(diǎn)做入射線垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作此連線垂直平分線，兩垂線交點(diǎn)，即為圓周圓心。依據(jù)幾何關(guān)系確定圓心①圓周上任意兩點(diǎn)連線中垂線過圓心②圓周上兩條切線夾角平分線過圓心③過切點(diǎn)作切線垂線過圓心1.2.3.第19頁三.電視顯像管工作原理主要結(jié)構(gòu):電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等【思索與討論】1．若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上Ａ點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？２．若要使電子束打在Ｂ點(diǎn)，磁場應(yīng)該沿什么方向？３．若要使電子束打在熒光屏上位置由Ｂ逐步向Ａ點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣改變？第20頁原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)道理六電視顯像管工作原理第21頁洛倫茲力和電場力區(qū)分：電荷在電場中一定受到電場力作用，與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用，只有相對(duì)于磁場運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不平行電荷