高中物理《磁場對運動電荷的作用力》課件二（36張PPT）

歡迎進入物理課堂 學習目標 1 知道什么是洛倫茲力 利用左手定則判斷洛倫茲力的方向 2 知道洛倫茲力大小的推理過程 3 掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子 受到洛倫茲力大小的計算 4 了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷 理解洛倫茲力對電荷不做功 5 了解電視顯像管的工作原理 第三章磁場 3 5磁場對運動電荷的作用力 洛倫茲力 復習回顧 方向 運用左手定則判斷安培力的方向 安培力 1 磁場對通電導線的作用力 大小 左手定則 為B和I之間的夾角 2 通電導線中的電流是怎樣形成的呢 思考 既然磁場對電流有力的作用 而電流是由電荷的定向移動形成的 那么磁場是否對運動電荷也有作用力呢 電荷的定向移動形成的 為什么磁場對通電導線有作用力 電子射線管的原理 從陰極發(fā)射出來電子 在陰陽兩極間的高壓作用下 使電子加速 形成電子束 轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光 可以顯示電子束的運動軌跡 讓事實說話 實驗現象 在沒有外磁場時 電子束沿直線運動 將蹄形磁鐵靠近陰極射線管 發(fā)現電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲 結論 磁場對運動電荷有作用力 荷蘭物理學家 他是電子論的創(chuàng)始人 相對論中洛倫茲變換的建立者 并因在原子物理中的重要貢獻 塞曼效應 獲得第二屆 1902年 諾貝爾物理學獎 被愛因斯坦稱為 我們時代最偉大 最高尚的人 荷蘭物理學家洛倫茲 Lorentz 1853 1928 運動電荷在磁場中受到的作用力磁場對運動電荷的作用力 磁場對電流有安培力的作用 而電流是由電荷定向運動形成的 且磁場對運動電荷有洛倫茲力的作用 所以安培力是洛倫茲力的宏觀表現 一 洛倫茲力的定義 為什么磁場對通電導線有作用力 安培力 洛侖茲力 磁場對電流的作用 磁場對運動電荷的作用 因 果 微觀原因 宏觀表現 1 判定安培力方向 2 電流方向和電荷運動方向的關系 3 安培力方向和洛倫茲力方向的關系 4 電荷運動方向 磁場方向 洛倫茲力方向的關系 想一想 二 洛倫茲力的方向 左手定則 伸開左手 使拇指與其余四指垂直且處于同一平面內 讓磁感線從掌心進入 使四指指向正電荷運動的方向 拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 如果是負電荷 我們應如何判定洛倫茲力的方向 四指的方向 電流的方向 正電荷的運動方向負電荷運動的反方向 二 洛倫茲力的方向 B F垂直于紙面向外 F垂直于紙面向外 甲 乙 丙 丁 訓練鞏固 試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受洛倫茲力的方向 B B B 1 以相同速度進入同一磁場的正 負電荷受到的洛倫茲力方向相反 2 洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面 B F洛 v 心得體會 洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關 當電荷運動方向跟磁場方向垂直時洛倫茲力的大小跟三個因素相關 1 磁感應強度B 2 電荷量q 3 電荷運動快慢v 三 洛倫茲力的大小 設有一段長為L 橫截面積為S的直導線 單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q 自由電荷定向移動的速率為v 這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中 求 三 洛倫茲力的大小 1 通電導線中的電流 2 通電導線所受的安培力 3 這段導線內的自由電荷數 4 每個電荷所受的洛倫茲力 單位 F N q C v m s B T 電荷量為q的粒子以速度v運動時 如果速度方向與磁感應強度方向垂直 那么粒子所受的洛倫茲力為 v垂直B 三 洛倫茲力的大小 問題 若帶電粒子不垂直射入磁場 粒子受到的洛倫茲力又如何呢 B v F V2 V1 當運動電荷的速度v方向與磁感應強度B方向的夾角為 電荷所受的洛倫茲力大小為 單位 F N q C v m s B T 三 洛倫茲力的大小 F洛 qvB 1 60 10 19 3 106 0 10N 4 8 10 14N 電子的速率v 3 106m s 垂直射入B 0 10T的勻強磁場中 它受到的洛倫茲力是多大 課堂練習 解 因為v垂直B 所以所受洛倫茲力大小 當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管 若不計重力 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 課堂練習 電荷量為 q的粒子在勻強磁場中運動 下列說法正確的是 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 則洛倫茲力的大小方向不變C 洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直 磁場方向一定與電荷運動方向垂直D 粒子的速度一定變化 B 課堂練習 來自宇宙的質子流 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B 相對于預定地面向東偏轉C 相對于預定點稍向西偏轉D 相對于預定點稍向北偏轉 B 課堂練習 瑞典斯特哥爾摩的極光 美國阿拉斯加州的極光 北極極光 德國下薩可森州極光 冰島的極光 人類首次拍到南北極光 同放光彩 奇景 以正電荷為例 在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中 有一種能量被稱為 太陽風 這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流 該太陽風在地球上空環(huán)繞地球流動 以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場 磁場使該顆粒流偏向地磁極下落 它們與氧和氮的原子碰撞 擊走電子 使之成為激發(fā)態(tài)的離子 這些離子發(fā)射不同波長的輻射 產生出紅 綠或藍等色的極光特征色彩 形成極光 在南極地區(qū)形成的叫南極光 在北極地區(qū)同樣可看到這一現象 稱之為北極光 1 洛倫茲力 磁場對運動電荷的作用力安培力是洛倫茲力的宏觀表現2 洛倫茲力方向 左手定則F VF B3 洛倫茲力大小 F洛 qVBsin V BF洛 qVBV BF洛 0 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全