人教版高中物理选修1-1ppt课件磁场对运动电荷的作用力

高中物理课件灿若寒星整理制作灿若寒星整理制作复复 习习1 1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？2 2、电流是如何形成的？、电流是如何形成的？电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的大小：大小：F FB BI ILsinLsin方向：左手定则方向：左手定则运动电荷在磁场中会受到作用力吗？运动电荷在磁场中会受到作用力吗？【推理与猜想推理与猜想推理与猜想推理与猜想】电子束电子束电子射线电子射线管管+阴阴极极-荧光屏荧光屏狭狭缝缝阳阳极极实验验证实验验证 从阴极发射出来电子，在从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。以显示电子束的运动轨迹。安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。力是安培力的微观解释。（一）运动电荷在磁场中受到的作用力,我们把这个力称为洛伦兹力。+IF-IF1.1.电流方向和电荷运动方向的关系。电流方向和电荷运动方向的关系。2.F2.F安安的方向和洛伦兹力方向的关系。的方向和洛伦兹力方向的关系。想一想 伸伸开开左左手手，使使拇拇指指和和其其余余四四指指垂垂直直，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一平平面面内内，让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向正正电电荷荷运运动动的的方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是正正电电荷荷在在磁磁场场中中所所受受洛伦兹力的方向。洛伦兹力的方向。（二）洛伦兹力方向的判断左手定则 四四指指指指向向负负电电荷荷运运动动的的反反方方向向，拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是负负电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的方方向。向。课堂训练课堂训练q竖直向上竖直向上竖直向上竖直向上垂直纸面向内垂直纸面向内 垂直纸面向外垂直纸面向外1、判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 BVF F 的方向怎样的方向怎样?三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小当当 VBVB时时F F洛洛=0=0当当 VBVB时时 ,洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小又是怎样的呢又是怎样的呢?IBFvvvv三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小 设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面积为S S的直导线，单位体积的直导线，单位体积内的自由电荷数为内的自由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，自由，自由电荷定向移动的速率为电荷定向移动的速率为v v。这段通电导线垂直磁场方向放。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为入磁感应强度为B B的匀强磁场中，请同学们根据下面提示的匀强磁场中，请同学们根据下面提示推出推出当当 VBVB时时 ,洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小:（1 1）通电导线中电流微观的表达式）通电导线中电流微观的表达式（2 2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（3 3）这段导线内的自由电荷数）这段导线内的自由电荷数（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力）每个电荷所受的洛伦兹力I=nqSvF安安=BIL=BnqSvLN=nSLF洛洛=F安安/N=BnqSvL/nSLqBv三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小当当 VBVB时时F F洛洛=qVB=qVB当当V V与与B B成一角度成一角度时时,洛伦兹力洛伦兹力的大小又是怎样的呢的大小又是怎样的呢?V+BV V V V=VSin=VSinV V=VCoS=VCoS F F洛洛=qB=qB V V=qVBsin=qVBsinv1v2VB+BVF+FF VF B即即F垂直垂直 于于B和和V构成的平面构成的平面洛伦兹力的方向与带电粒子运动的洛伦兹力的方向与带电粒子运动的速度方向有什么关系速度方向有什么关系?四四 思考与讨论思考与讨论（1 1）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？只只改变改变粒子速度的粒子速度的方向方向，不改变不改变粒子速度的粒子速度的大小大小（2 2）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以所以洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功课堂训练课堂训练2 2 电子以初速度电子以初速度V V垂直进入磁感应强度垂直进入磁感应强度为为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,则则 ()()A.A.磁场对电子的作用力始终不变磁场对电子的作用力始终不变.B.B.磁场对电子的作用力始终不做功磁场对电子的作用力始终不做功 C.C.电子的速度始终不变电子的速度始终不变.D.D.电子的动能始终不变电子的动能始终不变BD五、电视显像管的工作原理五、电视显像管的工作原理 1 1、要是电子打在、要是电子打在A A点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要是电子打在、要是电子打在B B点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要是电子打从、要是电子打从A A点向点向B B点逐渐移动，偏转磁场应点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。然后垂直纸面向里并逐渐增大。原理：原理：应用电子束磁偏转的道理应用电子束磁偏转的道理五、电视显像管的工作原理 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将在进入地球周围的空间时，将()()A A竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转C C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转BV V思考？思考？例例6 6：如图：如图11-2-711-2-7所示，把一重力不计的通电导线水所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流线通入图示方向电流I I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往下看从上往下看)A.A.顺时针方向转动，同时下降；顺时针方向转动，同时下降；B.B.顺时针方向转动，同时上升；顺时针方向转动，同时上升；C.C.逆时针方向转动，同时下降；逆时针方向转动，同时下降；D.D.逆时针方向转动，同时上升；逆时针方向转动，同时上升；【题后小结题后小结】定性判断通电导线定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题：或线圈在安培力作用下的运动问题：主要方法：主要方法：(1)(1)电流元法；电流元法；(2)(2)特殊位置法；特殊位置法；(3)(3)等效法；等效法；(4)(4)利用结论法；利用结论法；(A A )例例6 6：如图：如图11-2-811-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则通以垂直纸面向外的电流，则 A.A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；B.B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C.C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用(A A)【题后小结题后小结】本题步骤：本题步骤：1 1、先确定电流所在位置的磁场，、先确定电流所在位置的磁场，2 2、再分析其受力、再分析其受力3 3、最终要根据相互作用的原理以确定、最终要根据相互作用的原理以确定 磁体的受力得出最终结果磁体的受力得出最终结果.若不在中央？若不在中央？例例7 7：如图：如图11-2-5(a)11-2-5(a)，相距，相距20cm20cm的两根光滑平行铜的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为导轨，导轨平面倾角为a=37a=370 0，上面放着质量为，上面放着质量为80g80g的金的金属杆属杆abab，整个装置放在，整个装置放在B=0.2TB=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中.(1)(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流必须通以多大的电流.(2)(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。导轨上，必须通以多大的电流。(15A)(12A)例例8 8：如图：如图11-2-611-2-6所示，在同一水平面上的两所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为一根质量为3.6kg3.6kg，有效长度为，有效长度为2m2m的金属棒放在的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为导轨上，当金属棒中的电流为5A5A时，金属棒做匀时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到速运动；当金属棒中的电流增加到8A8A时，金属棒时，金属棒的加速度为的加速度为2m/s2m/s2 2，求磁场的磁感强度，求磁场的磁感强度.B=1.2TB=1.2T