帶電粒子在磁場(chǎng)中動(dòng)動(dòng)

帶電粒子在磁場(chǎng)中動(dòng)動(dòng)第1頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目的1．知道什么是洛侖茲力．2．利用左手定則會(huì)判斷洛侖茲力的方向．3．知道洛侖茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程．4．掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛侖茲力大小的計(jì)算．5．了解v與B垂直時(shí)的洛侖茲力大小及方向判斷．6．理解洛侖茲力對(duì)電荷不做功．第2頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)題的提出磁場(chǎng)作用在通電導(dǎo)線有安培力，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否有力的作用？實(shí)驗(yàn)探究：陰極射線管結(jié)構(gòu)及原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力稱洛侖茲力洛侖茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)．

第3頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月＋＋＋＋－－－－＋vF1、f在什么平面內(nèi)？它與V的方向關(guān)系怎樣？2、f對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否做功？3、f對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)起何作用？4、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)具有什么特點(diǎn)？v＋問(wèn)題討論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛侖茲力第4頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月fv＋v＋v＋v＋fff一、洛侖茲力的方向——左手定則左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向．思考：若是負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)如何？第5頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題1．試判斷如圖所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)所受的洛倫茲力的方向：×××××××××+qv·········+qv+qv+qv第6頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、洛侖茲力的大小柱體模型:若有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中所受的安培力F安．則有F=IL·B又∵I=nqvS(P:157思考與討論)∴F安=nqvSL·B安培力F安可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛侖茲力F的合力，這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為nLSF=qvB

第7頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)題：若此電子不垂直射入磁場(chǎng)，電子受到的洛侖茲力又如何呢？由通電導(dǎo)線不垂直于磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力入手分析，F(xiàn)安=ILBsinθ重復(fù)導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)的推導(dǎo)過(guò)程，可得F=qvBsinθ。說(shuō)明：(1)θ角為電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角討論：θ=90°時(shí)，F(xiàn)=qvBθ=0°時(shí)，v和B在同一直線上，F(xiàn)＝0不受洛侖茲力(2)因?yàn)锽為矢量Bsinθ為B在垂直于v方向上的分量、Bcosθ為B沿v方向上的分量(3)因?yàn)関為矢量：F=qvBsinθ可寫(xiě)成F=qBvsinθ、vsinθ理解為v在垂直于B方向上的分量第8頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：洛侖茲力的大?。?）推導(dǎo)：將一段通有電流為I的導(dǎo)線垂直放入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)導(dǎo)線長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S、單位體積中含有自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，

F安=

；這段導(dǎo)線中含有自由電荷總數(shù)為

。這段導(dǎo)線所受到的安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛倫茲力的合力，每個(gè)自由電荷的受到的洛倫茲力F=

。上述各物理量的單位分別為

、

、

、

。（2）如果電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，則電荷不受洛倫茲力作用。第9頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、洛侖茲力的特點(diǎn)1．洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，不會(huì)改變電荷運(yùn)動(dòng)的速率．2．洛舍茲力的大小和方向都與帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．

分析：洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面．即洛侖茲力垂直于速度方向．因此，洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛侖茲力對(duì)電荷不做功．fv＋v＋v＋v＋fff第10頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的作用，運(yùn)動(dòng)的方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)對(duì)地球上的生命來(lái)說(shuō)有十分重要的意義．從太陽(yáng)或其它星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線，這些高能離子流如果到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來(lái)危害，慶幸的是，地球周?chē)嬖诘卮艌?chǎng)，地磁場(chǎng)改變宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地球，對(duì)宇宙射線起了一定的阻礙作用。第11頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題2．帶電為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A、只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同。B、如果把+q改為-q，且速度反向大小不變，則洛倫茲力的大小不變。C、洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。D、粒子只受到洛倫茲力作用，其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、動(dòng)量均不變。第12頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、已知?dú)浜撕秃ず说馁|(zhì)量之比m1：m2=1：4，電量之比q1：q2=1：2，當(dāng)氫核與氦核以相同的動(dòng)量，垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)后，分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則氫核與氦核半徑之比r1：r2=------------------，周期之比T1：T2=