高一物理磁场对运动电荷的作用

2.4《磁场对运动电荷的作用》教学目标知训与能力１、洛仑兹力（1）洛仑兹力：磁场对运动电荷力的作用（2）洛仑兹力和安培力是微观和宏观的关系２、洛仑兹力的方向的判断３、电子束的磁偏转1、磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径４、显像管的工作原理实验仪器：安装一个阴极、一个阳极的真空玻璃管、高压电源、磁铁知识回顾判断下列图中安培力的方向若已知上图中：B=4.0×10-2T，导线长L=10cm，I=1A。求：通电导线所受的安培力大小？电流是如何形成的？思考电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此你会想到了什么？磁场可能对运动电荷有力的作用。实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。实验验证•在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极.阴极接高电压的负极、阳极接正极.阴极能够发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极.这个管子叫做电子射线管.为了显示电子束运动的情况,管内装有长条形的荧光屏,屏上的物质受到电子的撞击时能够发光。当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的运动轨迹是直线当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是曲线磁场对运动电荷有力的作用结论一、洛伦兹力1、磁场对运动电荷有力的作用,这个力叫做洛仑兹力.2.洛伦兹力与安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力是安培力的微观本质。洛伦兹（1853—1928）洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。猜想：能不能用左手定则来判定推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向．大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向．验证：尝试不同方向的磁场对电子束的不同影响，判断运动的电子束在各种方向的磁场中的受力方向．洛仑兹力F洛的方向如何确定？思考3、洛伦兹力的方向----左手定则vv1、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。2、如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。FF洛伦兹力的方向下图中电子束的偏转方向画的方向正确吗？洛仑兹力F洛的大小与什么有关？FB-V0VFB请大家猜一猜？速度V磁场的磁感应强度B带电粒子的电荷量q可以证明：洛仑兹力f的大小等于电荷量q、速度V、磁感应强度B三者的乘积当速度V的方向与磁感应强度B的方向垂直时：qvBF4、洛伦兹力的大小当速度V的方向与磁感应强度B的方向平行时：VB-qF＝0VB-q课堂练习:1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.-qv甲F-qv丙F垂直纸面向里+qv乙F+qv丁F垂直纸面向外【例2】关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的作用,磁场只对运动电荷才有磁场力的作用洛伦兹力与电场力的区别：2.大小：在匀强电场中,电荷所受的电场力与V无关，是一个恒力在匀强磁场中,洛伦兹力与V有关3.方向：电场力的方向与电场方向平行,正电荷的电场力方向就是电场方向无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永远与磁场方向垂直。4.做功：电场力对电荷可能做功，也可能不做功洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永远不会做功小结小结1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力安培力是洛伦兹力的宏观表现2、洛伦兹力方向的判断：左手定则F⊥V，F⊥B，F⊥V、B所在的平面负电荷的方向与正电荷的相反洛仑兹力有什么特点呢？fB-V0Vf-q洛仑兹力F的方向总跟运动电荷的速度v的方向垂直。洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度的大小。洛仑兹力对在磁场中运动的电荷不做功。思考如果带电粒子射入匀强磁场时，初速度跟磁场方向垂直（如图所示），粒子在洛仑兹力的作用下将做什么运动？-V0思考电子束的磁偏转图2.4-2洛伦兹力演示仪下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场后，电子束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径。电子束的磁偏转显像管的工作原理1、电子束是怎样实现偏转的？思考与讨论2、在图2.4－3中，如图所示（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？（3）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？3、电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光能？科学漫步科学足迹【例1】如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是例2、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，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_______A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转【例3】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动1、问题与练习P41作业：２、浙江省作业本课外作业1．答：由现象知这束射线含有不同的粒子。其中向左的射线为带正电的粒子组成；中间的射线为不带电粒子组成；向右的射线为带负电的粒子组成。2．答：甲竖直向上；乙竖直向下；丙垂直纸面向外；丁垂直纸面向里。课外作业3．答：带电粒子在磁场中径迹弯曲、成螺旋形是由于受到洛伦兹力的作用而使运动方向发生改变造成的。两个运动的具有相反电荷的粒子在同一磁场中所受的洛伦兹力方向相反，因此它们的径迹是一对相反绕向的螺旋线。课外作业