34-磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用-洛倫茲力課件

神奇的極光神奇的極光多彩的極光想知道極光形成的奧秘嗎？多彩的極光想知道極光形成的奧秘嗎？電視給人們的生活帶來(lái)變化和舒適想知道電視怎樣顯現(xiàn)圖像的嗎？電視給人們的生活帶來(lái)變化和舒適想知道電視怎樣顯現(xiàn)圖像的嗎？第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力一、實(shí)驗(yàn)①未加磁場(chǎng)時(shí)電子流的軌跡是一條直線陰極射線管一、實(shí)驗(yàn)①未加磁場(chǎng)時(shí)電子流的軌跡是一條直線陰極射線管②加磁場(chǎng)時(shí)，電子流偏移NS結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用NS結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用二、洛倫茲力（1）定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力（2）洛倫茲力與安培力相比較安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但各自的表現(xiàn)形式不同，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功，而安培力對(duì)通電導(dǎo)線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功．二、洛倫茲力（1）定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)（2）洛倫茲力與安培力（3）推導(dǎo)：如圖，設(shè)有一通電導(dǎo)體垂直置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中單位體積的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，電荷的速率為v，在時(shí)間t內(nèi)，橫截面S上的電荷通過的位移為，通過的體積為，則體積V內(nèi)的電荷數(shù)目為：總電荷量為電荷定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流為（3）推導(dǎo)：如圖，設(shè)有一所以，安培力的公式又可寫為又為N個(gè)疊加起來(lái)的合力所以有這就是v與B垂直時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力公式（a）特殊式：所以，安培力的公式又可寫為

（b）一般式：當(dāng)v與B夾角為時(shí)，將B分解為平行于v分量B∥=

B∥不產(chǎn)生洛倫茲力；垂直于v的分量，對(duì)q產(chǎn)生的洛倫茲力為這就是v與B夾角為時(shí)，洛倫茲力的一般式。（b）一般式：當(dāng)v與B夾角為時(shí)，（4）洛倫茲力的方向（左手定則）讓磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向，拇指指向洛倫茲力方向。負(fù)電荷的受力方向與正電荷相反。（4）洛倫茲力的方向（左手定則）注意：①跟B、v垂直②只改變v方向而不改變大?、塾啦蛔龉Γ?0注意：①跟B、v垂直項(xiàng)目?jī)?nèi)容力洛倫茲力f電場(chǎng)力F大小f＝qvB(v⊥B)F＝qE與速度關(guān)系v＝0或v∥B，f＝0與速度無(wú)關(guān)力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系一定是f⊥B，f⊥v正電荷受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，負(fù)電荷受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功、也可能不做功力為零時(shí)場(chǎng)的情況f為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷的速度大小，也可以改變電荷的速度方向（5）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較項(xiàng)目?jī)?nèi)容力洛倫茲力f電場(chǎng)力F大小f＝qvB(v⊥B)F＝qE課堂練習(xí)1.電子以初速度V垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則()A.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變.B.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功

C.洛倫茲力的功率為

D.電子的動(dòng)能始終不變BD課堂練習(xí)1.電子以初速度V垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中2、初速度為零的質(zhì)子，質(zhì)量m=,經(jīng)過電壓U=的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)子受到的為多少？解：在電場(chǎng)中，動(dòng)能定理：質(zhì)子獲得速率

在磁場(chǎng)中，質(zhì)子的重力分析微觀粒子（質(zhì)子、電子）在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，G可忽略不計(jì)2、初速度為零的質(zhì)子，質(zhì)量m=例.一長(zhǎng)螺線管通有變化的電流，把一個(gè)帶電粒子(重力不計(jì))沿管中心軸線射入管中，粒子將在管中

(

)A.做圓周運(yùn)動(dòng)

B.沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C例.一長(zhǎng)螺線管通有變化的電流，把一個(gè)帶電粒子(重力不計(jì))沿管若運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用,那么洛倫茲力會(huì)怎樣改變電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?想一想:若運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用,那么洛Fv+Fv+Fv+Fv+Fv+Fv+++帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？想一想:帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電例、下列關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力的說(shuō)法中正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛侖茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零；B．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛侖茲力；C．安培力是洛倫茲力的微觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的宏觀表現(xiàn)；D．洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功；E.洛侖茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度D例、下列關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力的說(shuō)法中正確的是（當(dāng)電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，在洛倫茲力

作用下電荷作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。周期T的大小與帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率和半徑無(wú)關(guān)。只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子的荷質(zhì)比q/m有關(guān)．考試時(shí)要先寫原始式：才能寫出R和T的表達(dá)式，不能直接寫出．三，帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)當(dāng)電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，在洛倫茲力

作用下電荷作(1)圓心的確定

因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn))，先作出切線找出v的方向再確定F的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F的方向畫其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中一根弦的中垂線上，作出圓心位置，

(1)圓心的確定

因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒(2)半徑的確定和計(jì)算利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過的圓心角α，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)θ的2倍，如右圖所示，即＝α＝2θ.(2)半徑的確定和計(jì)算粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過的圓心AO300BVVdP

如圖所示，一電量為q的帶電粒子，（不計(jì)重力）自A點(diǎn)垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)的速度方向與原來(lái)入射方向的夾角為300，則該電荷質(zhì)量m是————，穿過磁場(chǎng)所用的時(shí)間t為———由幾何知識(shí)：弧AB所對(duì)應(yīng)的圓心角θ=300,OB=OA即為半徑r。故：AO300BVVdP如圖所示，一電量為②穿過圓形磁場(chǎng)區(qū)：如右圖所示，畫好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)．a(chǎn)．帶電粒子在穿過磁場(chǎng)時(shí)的偏向角可由求出(θ、r和R見圖標(biāo))；b．帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間由t＝得出．②穿過圓形磁場(chǎng)區(qū)：如右圖所示，畫好輔助線(半徑、速度、軌跡圓3、洛倫茲力的應(yīng)用（1）解釋極光現(xiàn)象：來(lái)自太陽(yáng)的高速帶電粒子到達(dá)南北極上空，在地磁場(chǎng)中粒子受洛倫茲力而偏轉(zhuǎn)，再與空氣分子碰撞而使空氣發(fā)出耀眼奪目的極光。3、洛倫茲力的應(yīng)用（1）解釋極光現(xiàn)象：來(lái)自太陽(yáng)的高速帶電粒（2）制成電視顯像管：顯像管中陰極發(fā)出的電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子打在熒光屏上各個(gè)區(qū)域，使熒光屏發(fā)光，顯現(xiàn)出各類圖像。（2）制成電視顯像管：顯像管中陰極發(fā)出的電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，偏小結(jié)1、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用2、洛倫茲力（1）含義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力（2）大?。孩贋榈暮暧^表現(xiàn)②推導(dǎo)③特殊式：

時(shí)，=qvB④一般式：

夾角為時(shí)，

=(3)方向：左手定則判斷①跟B、v垂直

②只改變v方向而不改變大?、塾啦蛔龉?，=0小結(jié)1、實(shí)驗(yàn)神奇的極光神奇的極光多彩的極光想知道極光形成的奧秘嗎？多彩的極光想知道極光形成的奧秘嗎？電視給人們的生活帶來(lái)變化和舒適想知道電視怎樣顯現(xiàn)圖像的嗎？電視給人們的生活帶來(lái)變化和舒適想知道電視怎樣顯現(xiàn)圖像的嗎？第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力一、實(shí)驗(yàn)①未加磁場(chǎng)時(shí)電子流的軌跡是一條直線陰極射線管一、實(shí)驗(yàn)①未加磁場(chǎng)時(shí)電子流的軌跡是一條直線陰極射線管②加磁場(chǎng)時(shí)，電子流偏移NS結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用NS結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用二、洛倫茲力（1）定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力（2）洛倫茲力與安培力相比較安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但各自的表現(xiàn)形式不同，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功，而安培力對(duì)通電導(dǎo)線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功．二、洛倫茲力（1）定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)（2）洛倫茲力與安培力（3）推導(dǎo)：如圖，設(shè)有一通電導(dǎo)體垂直置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中單位體積的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，電荷的速率為v，在時(shí)間t內(nèi)，橫截面S上的電荷通過的位移為，通過的體積為，則體積V內(nèi)的電荷數(shù)目為：總電荷量為電荷定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流為（3）推導(dǎo)：如圖，設(shè)有一所以，安培力的公式又可寫為又為N個(gè)疊加起來(lái)的合力所以有這就是v與B垂直時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力公式（a）特殊式：所以，安培力的公式又可寫為

（b）一般式：當(dāng)v與B夾角為時(shí)，將B分解為平行于v分量B∥=

B∥不產(chǎn)生洛倫茲力；垂直于v的分量，對(duì)q產(chǎn)生的洛倫茲力為這就是v與B夾角為時(shí)，洛倫茲力的一般式。（b）一般式：當(dāng)v與B夾角為時(shí)，（4）洛倫茲力的方向（左手定則）讓磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向，拇指指向洛倫茲力方向。負(fù)電荷的受力方向與正電荷相反。（4）洛倫茲力的方向（左手定則）注意：①跟B、v垂直②只改變v方向而不改變大?、塾啦蛔龉?，=0注意：①跟B、v垂直項(xiàng)目?jī)?nèi)容力洛倫茲力f電場(chǎng)力F大小f＝qvB(v⊥B)F＝qE與速度關(guān)系v＝0或v∥B，f＝0與速度無(wú)關(guān)力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系一定是f⊥B，f⊥v正電荷受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，負(fù)電荷受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功、也可能不做功力為零時(shí)場(chǎng)的情況f為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷的速度大小，也可以改變電荷的速度方向（5）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較項(xiàng)目?jī)?nèi)容力洛倫茲力f電場(chǎng)力F大小f＝qvB(v⊥B)F＝qE課堂練習(xí)1.電子以初速度V垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則()A.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變.B.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功

C.洛倫茲力的功率為

D.電子的動(dòng)能始終不變BD課堂練習(xí)1.電子以初速度V垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中2、初速度為零的質(zhì)子，質(zhì)量m=,經(jīng)過電壓U=的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)子受到的為多少？解：在電場(chǎng)中，動(dòng)能定理：質(zhì)子獲得速率

在磁場(chǎng)中，質(zhì)子的重力分析微觀粒子（質(zhì)子、電子）在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，G可忽略不計(jì)2、初速度為零的質(zhì)子，質(zhì)量m=例.一長(zhǎng)螺線管通有變化的電流，把一個(gè)帶電粒子(重力不計(jì))沿管中心軸線射入管中，粒子將在管中

(

)A.做圓周運(yùn)動(dòng)

B.沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C例.一長(zhǎng)螺線管通有變化的電流，把一個(gè)帶電粒子(重力不計(jì))沿管若運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用,那么洛倫茲力會(huì)怎樣改變電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?想一想:若運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用,那么洛Fv+Fv+Fv+Fv+Fv+Fv+++帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？想一想:帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電例、下列關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力的說(shuō)法中正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛侖茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零；B．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛侖茲力；C．安培力是洛倫茲力的微觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的宏觀表現(xiàn)；D．洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功；E.洛侖茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度D例、下列關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力的說(shuō)法中正確的是（當(dāng)電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，在洛倫茲力

作用下電荷作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。周期T的大小與帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率和半徑無(wú)關(guān)。只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子的荷質(zhì)比q/m有關(guān)．考試時(shí)要先寫原始式：才能寫出R和T的表達(dá)式，不能直接寫出．三，帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)當(dāng)電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，在洛倫茲力

作用下電荷作(1)圓心的確定

因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn))，先作出切線找出v的方向再確定F的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F的方向畫其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中一根弦的中垂線上，作出圓心位置，

(1)圓心的確定

因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒(2)半徑的確定和計(jì)算利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過的圓心角α，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)θ的2倍，如右圖所示，即＝α＝2θ.(2)半徑的確定和計(jì)算粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過的圓心AO300BVVdP

如圖所示，一電量為q的帶電粒子，（不計(jì)重力）自A點(diǎn)垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)的速度方向與原來(lái)入射方向的夾角為300，則該電荷質(zhì)量m是————，穿過磁場(chǎng)所用的時(shí)間t