物理：62磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 課件(魯科版選修3-1)

1、第第2節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過實(shí)驗(yàn)探究知道洛倫茲力并能通過實(shí)驗(yàn)探究知道洛倫茲力并能計(jì)算洛倫茲力的大小和判斷洛倫茲力的方向計(jì)算洛倫茲力的大小和判斷洛倫茲力的方向2知道洛倫茲力與安培力之間的聯(lián)系，能從安知道洛倫茲力與安培力之間的聯(lián)系，能從安培力的計(jì)算公式推導(dǎo)洛倫茲力培力的計(jì)算公式推導(dǎo)洛倫茲力的計(jì)算公式的計(jì)算公式重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：1.洛倫茲力的大小和方向洛倫茲力的大小和方向2洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力和安培力的關(guān)系核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第第2節(jié)節(jié)磁磁場(chǎng)場(chǎng)對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)電電荷荷的的作作

2、用用課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用嗎一、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用嗎1實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：(1)觀察磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷的作用：觀察磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷的作用：將帶電通草球懸掛于磁場(chǎng)中，帶電通草球并沒有將帶電通草球懸掛于磁場(chǎng)中，帶電通草球并沒有運(yùn)動(dòng)，改變通草球的電荷量，或改變磁感應(yīng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，改變通草球的電荷量，或改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，通草球依然沒有運(yùn)動(dòng)，通過以上的大小和方向，通草球依然沒有運(yùn)動(dòng)，通過以上現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？答：答：_磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷沒有磁場(chǎng)力的作用磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷沒有磁場(chǎng)力的作用(2)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用：給陰極射線管接

3、上磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用：給陰極射線管接上電源，在射線管內(nèi)形成電子流，沒有磁場(chǎng)時(shí)觀電源，在射線管內(nèi)形成電子流，沒有磁場(chǎng)時(shí)觀察電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡，將蹄形磁體靠近陰極射察電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡，將蹄形磁體靠近陰極射線管，電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么變化呢？答：線管，電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么變化呢？答：_；將磁鐵的磁極位置交換，；將磁鐵的磁極位置交換，電子流的運(yùn)動(dòng)有什么變化？電子流的運(yùn)動(dòng)有什么變化？答：答：_2結(jié)論：結(jié)論：_發(fā)生了偏轉(zhuǎn)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)方向與之前相反偏轉(zhuǎn)方向與之前相反磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用思考感悟思考感悟磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定有力的作用嗎？磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定有力的作用嗎？提示：提示：

4、不一定，若不一定，若vB，則不受力，則不受力二、從安培力到洛倫茲力二、從安培力到洛倫茲力1洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小(1)推導(dǎo)：設(shè)有一段長(zhǎng)為推導(dǎo)：設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積的通電導(dǎo)線，橫截面積為為S，單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為，單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自，每個(gè)自由電荷的電荷量為由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)的平均速度為，定向移動(dòng)的平均速度為v，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中導(dǎo)體所受安培力導(dǎo)體所受安培力F_導(dǎo)體中的電流導(dǎo)體中的電流I_導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)N_BILnqSvnSLqvBqvB垂直垂直左手定則：伸開左手定則

5、：伸開_，拇指與其余四指垂，拇指與其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線_穿過穿過手心，四指指向手心，四指指向_運(yùn)動(dòng)的方向，那么運(yùn)動(dòng)的方向，那么_所指的方向就是所指的方向就是_所受洛倫所受洛倫茲力的方向茲力的方向(2)注意問題注意問題運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛倫茲力方向與其速度方向始運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛倫茲力方向與其速度方向始終終_對(duì)于在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷，所受洛倫茲力的對(duì)于在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷，所受洛倫茲力的方向與正電荷方向與正電荷_左手左手垂直垂直正電荷正電荷拇指拇指正電荷正電荷垂直垂直相反相反核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、對(duì)洛倫茲力與安培力的理解一、對(duì)洛倫茲力與安培力的理

6、解1對(duì)洛倫茲力的理解對(duì)洛倫茲力的理解(1)洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力(2)洛倫茲力的特點(diǎn)洛倫茲力的特點(diǎn)大小大小a只有運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力，靜止電荷不受只有運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力，靜止電荷不受洛倫茲力洛倫茲力b當(dāng)當(dāng)v與與B垂直時(shí)垂直時(shí)FqvB當(dāng)當(dāng)v與與B夾角為夾角為時(shí)，時(shí)，F(xiàn)qvBsin，其中，其中0或或180時(shí)，時(shí)，F(xiàn)0.即即v與與B平行時(shí)運(yùn)動(dòng)電荷平行時(shí)運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力，不受洛倫茲力，90時(shí)，時(shí)，F(xiàn)qvB，洛倫茲，洛倫茲力最大力最大方向方向a洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于場(chǎng)方向垂

7、直，即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所決定的平面，電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所決定的平面，F(xiàn)、B、v三者的方向關(guān)系是：三者的方向關(guān)系是：FB，F(xiàn)v，但，但B與與v不一定垂直不一定垂直b洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化但無論怎么變化，洛倫茲力都與運(yùn)而變化但無論怎么變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直所以洛倫茲力只改變速度的方動(dòng)方向垂直所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小向，不改變速度的大小2洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別區(qū)別洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受的磁洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受的磁場(chǎng)力，而

8、安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力場(chǎng)力洛倫茲力恒不做功，而安培力可以做功洛倫茲力恒不做功，而安培力可以做功(2)聯(lián)系聯(lián)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋安培力的微觀解釋大小關(guān)系：大小關(guān)系：F安安NF洛洛(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)電荷數(shù))方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷均可用左手定則進(jìn)行判斷特別提醒：特別提醒：(1)洛倫茲力的方向始終與電荷的運(yùn)洛倫茲力的方向始終與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度動(dòng)方

9、向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大小的大小(2)雖然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不雖然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為安培力就等于所有定向移動(dòng)的電能簡(jiǎn)單地認(rèn)為安培力就等于所有定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的和，只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，二荷所受洛倫茲力的和，只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，二者才相等者才相等即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1關(guān)于電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的大小，關(guān)于電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的大小，下列說法正確的是下列說法正確的是()A在磁場(chǎng)中，靜止電荷一定不受洛倫茲力作在磁場(chǎng)中，靜止電荷一定不受洛倫茲力作用，運(yùn)動(dòng)電荷一定受洛倫茲力的作用用，運(yùn)動(dòng)電荷一定受洛倫

10、茲力的作用B在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷不一定受到洛倫茲力在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷不一定受到洛倫茲力作用作用C運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷的軌跡一定是曲線在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷的軌跡一定是曲線解析：解析：選選B.由實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)帶電粒子的由實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線的方向平行時(shí)，帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁感線的方向平行時(shí)，帶電粒子所受磁場(chǎng)的作用力為零，但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)所受磁場(chǎng)的作用力為零，但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零度不為零故正確答案為故正確答案為B.二、洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較二、洛倫茲力與電場(chǎng)

11、力的比較名稱名稱項(xiàng)目項(xiàng)目洛倫茲力洛倫茲力電場(chǎng)力電場(chǎng)力概念概念磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁場(chǎng)對(duì)放入其中的“運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)”電荷的作用電荷的作用力力電場(chǎng)對(duì)放入其電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷的作中的電荷的作用力用力產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷將不受洛倫茲力將不受洛倫茲力電場(chǎng)中的電荷電場(chǎng)中的電荷無論靜止還是無論靜止還是沿任何方向運(yùn)沿任何方向運(yùn)動(dòng)都要受到電動(dòng)都要受到電場(chǎng)力場(chǎng)力名稱名稱項(xiàng)目項(xiàng)目洛倫茲力洛倫茲力電場(chǎng)力電場(chǎng)力方向方向“橫向力橫向力” ” 方向由電方向由電荷正負(fù)、磁場(chǎng)方向以及電荷正負(fù)、磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向決定，方向之荷運(yùn)動(dòng)方向決定，方向之間的關(guān)系遵循左手定

12、則間的關(guān)系遵循左手定則洛倫茲力方向一定垂直洛倫茲力方向一定垂直于磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)于磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向方向“縱向力縱向力” ” 方向由電荷正負(fù)、電場(chǎng)方向由電荷正負(fù)、電場(chǎng)方向決定方向決定正電荷受力方向與電場(chǎng)正電荷受力方向與電場(chǎng)方向一致，負(fù)電荷受力方方向一致，負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反向與電場(chǎng)方向相反大小大小當(dāng)當(dāng)vB時(shí)，時(shí)，F(xiàn)qvB當(dāng)當(dāng)vB時(shí)，時(shí)，F(xiàn)0當(dāng)當(dāng)v與與B夾角夾角時(shí)，時(shí)，F(xiàn)qvBsinFqE做功情做功情況況一定不做功一定不做功可能做正功，可能做負(fù)功，可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功也可能不做功特別提醒：特別提醒：(1)洛倫茲力垂直于洛倫茲力垂直于v和和B所決定所決定的平面的平

13、面(2)洛倫茲力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一般是變力，而電洛倫茲力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一般是變力，而電場(chǎng)力在勻強(qiáng)電場(chǎng)中是恒力場(chǎng)力在勻強(qiáng)電場(chǎng)中是恒力即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是動(dòng)，下列說法正確的是()A帶電粒子沿電場(chǎng)線方向射入時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)帶帶電粒子沿電場(chǎng)線方向射入時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加B帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向射入時(shí)，電場(chǎng)力帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向射入時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子不做功，粒子動(dòng)能不變對(duì)帶電粒子不做功，粒子動(dòng)能不變C帶電粒子沿磁感線方向

14、射入時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子沿磁感線方向射入時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加D不管帶電粒子怎樣射入磁場(chǎng)，洛倫茲力對(duì)帶不管帶電粒子怎樣射入磁場(chǎng)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子都不做功電粒子都不做功解析：解析：選選D.帶電粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力只帶電粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力只與電場(chǎng)有關(guān)，與粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，功的正與電場(chǎng)有關(guān)，與粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，功的正負(fù)由力與位移方向的夾角決定負(fù)由力與位移方向的夾角決定對(duì)選項(xiàng)對(duì)選項(xiàng)A，只有，只有粒子帶正電時(shí)才成立粒子帶正電時(shí)才成立垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子，不管帶電性質(zhì)如何，電場(chǎng)力都會(huì)做正電粒子，不管帶電性質(zhì)

15、如何，電場(chǎng)力都會(huì)做正功，動(dòng)能增加功，動(dòng)能增加帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力大小除與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)外，還與力大小除與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)外，還與角角(磁場(chǎng)方磁場(chǎng)方向與速度方向之間的夾角向與速度方向之間的夾角)有關(guān)，帶電粒子平行有關(guān)，帶電粒子平行磁感線方向射入時(shí)，不受洛倫茲力作用磁感線方向射入時(shí)，不受洛倫茲力作用由于由于洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲力對(duì)帶電粒子始終不做功力對(duì)帶電粒子始終不做功故正確答案為故正確答案為D. (2011年濟(jì)南高二單元檢測(cè)年濟(jì)南高二單元檢測(cè))圖圖621中中所示的是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度所示的是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度

16、B、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向方向v和磁場(chǎng)對(duì)電荷洛倫茲力和磁場(chǎng)對(duì)電荷洛倫茲力F的相互關(guān)系圖，的相互關(guān)系圖，這四個(gè)圖中畫得不正確的是這四個(gè)圖中畫得不正確的是(B、v、F兩兩垂兩兩垂直直)()圖圖621課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練洛倫茲力方向的判斷洛倫茲力方向的判斷【精講精析】【精講精析】帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向用左手定則判斷，對(duì)負(fù)電荷四指洛倫茲力的方向用左手定則判斷，對(duì)負(fù)電荷四指要指向運(yùn)動(dòng)的反方向，故要指向運(yùn)動(dòng)的反方向，故A、B、C方向關(guān)系均方向關(guān)系均正確，正確，D錯(cuò)誤錯(cuò)誤【答案】【答案】D【誤區(qū)警示】【誤區(qū)警示】做題時(shí)需看清本題考查的是負(fù)電做題時(shí)需看清本題考查

17、的是負(fù)電荷所受洛倫茲力的問題荷所受洛倫茲力的問題用左手定則判斷負(fù)電荷用左手定則判斷負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向時(shí)四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反所受洛倫茲力的方向時(shí)四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，這里容易弄混方向，這里容易弄混 在圖在圖622所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為，帶電粒子的速率均為v，帶電，帶電荷量均為荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受的洛倫茲試求出圖中帶電粒子所受的洛倫茲力力圖圖622洛倫茲力大小的計(jì)算洛倫茲力大小的計(jì)算【答案】【答案】見精講精析見精講精析【方法總結(jié)】【方法總結(jié)】(1)洛倫茲力大小的計(jì)算要根據(jù)洛倫茲力大小的計(jì)算要根據(jù)

18、公式公式FqBvsin其中其中是速度是速度v與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的夾角的方向的夾角(2)分析洛倫茲力要注意粒子運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方分析洛倫茲力要注意粒子運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向以及兩個(gè)方向的夾角，向以及兩個(gè)方向的夾角，F(xiàn)洛洛平面平面Bv. (2011年廈門高二測(cè)試年廈門高二測(cè)試)如圖如圖623所示，所示，質(zhì)量為質(zhì)量為m、帶電量為、帶電量為q的小球，在傾角為的小球，在傾角為的光的光滑斜面上由靜止開始下滑，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)滑斜面上由靜止開始下滑，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，若帶電小球下，方向垂直紙面向外，若帶電小球下滑后某個(gè)時(shí)刻對(duì)斜面的壓力恰好為零，求：滑后某個(gè)時(shí)刻對(duì)斜面的壓力恰好為零，求：(1)小球的帶電性