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歡迎進入物理課堂 3 2磁場中的運動電荷 教學目標 知訓與能力 洛侖茲力 1 洛侖茲力 磁場對運動電荷力的作用 2 洛侖茲力和安培力是微觀和宏觀的關系 洛侖茲力的方向的判斷 電子束的磁偏轉1 磁場的強弱和電子的速度都能影響圓的半徑 顯像管的工作原理實驗儀器 安裝一個陰極 一個陽極的真空玻璃管 高壓電源 磁鐵 知識回顧 判斷下列圖中安培力的方向 若已知上圖中 B 4 0 10 2T 導線長L 10cm I 1A 求 通電導線所受的安培力大小 電流是如何形成的 思考 電流是電荷的定向運動形成的 而磁場對電流 通電導線 有力的作用 由此你會想到了什么 磁場可能對運動電荷有力的作用 實驗 用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用 實驗驗證 在真空玻璃管內安裝一個陰極 一個陽極 陰極接高電壓的負極 陽極接正極 陰極能夠發(fā)射電子 電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極飛向陽極 這個管子叫做電子射線管 為了顯示電子束運動的情況 管內裝有長條形的熒光屏 屏上的物質受到電子的撞擊時能夠發(fā)光 當電子射線管的周圍不存在磁場時 電子的運動軌跡是直線 當電子射線管的周圍存在磁場時 電子的運動軌跡是曲線 磁場對運動電荷有力的作用 結論 一 洛倫茲力 1 磁場對運動電荷有力的作用 這個力叫做洛侖茲力 2 洛倫茲力與安培力的關系 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本質 洛倫茲 1853 1928 洛倫茲 荷蘭物理學家 首先提出磁場對運動電荷有作用力的觀點 洛倫茲創(chuàng)立了經典電子論 提出了洛倫茲變換公式 1902年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎 為紀念洛倫茲的卓著功勛 荷蘭政府決定從1945年起 把他的生日定為 洛倫茲節(jié) 3 洛倫茲力的方向 左手定則 1 伸開左手 使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內 把手放入磁場中 讓磁感線垂直穿過手心 若四指指向正電荷運動的方向 那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向 2 如果運動的是負電荷 則四指指向負電荷運動的反方向 那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向 下圖中電子束的偏轉方向畫的方向正確嗎 洛侖茲力F洛的大小與什么有關 F F B 請大家猜一猜 速度V 磁場的磁感應強度B 帶電粒子的電荷量q 可以證明 洛侖茲力f的大小等于電荷量q 速度V 磁感應強度B三者的乘積 當速度V的方向與磁感應強度B的方向垂直時 4 洛倫茲力的大小 當速度V的方向與磁感應強度B的方向平行時 F 0 課堂練習 1 判斷下列粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向 F垂直紙面向里 F垂直紙面向外 例2 關于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應強度B及粒子速度v三者之間的關系 下列說法中正確的是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B 1 產生 電場對運動電荷 靜止電荷都有電場力的作用 磁場只對運動電荷才有磁場力的作用 洛倫茲力與電場力的區(qū)別 2 大小 在勻強電場中 電荷所受的電場力與V無關 是一個恒力在勻強磁場中 洛倫茲力與V有關 3 方向 電場力的方向與電場方向平行 正電荷的電場力方向就是電場方向無論是正電荷還是負電荷 它所受洛倫茲力永遠與磁場方向垂直 4 做功 電場力對電荷可能做功 也可能不做功洛倫茲力始終與電荷速度方向垂直 永遠不會做功 小結 第四節(jié)磁場對運動電荷的作用 第二課時 如果帶電粒子射入勻強磁場時 初速度跟磁場方向垂直 如圖所示 粒子在洛侖茲力的作用下將做什么運動 思考 科學足跡 例1 如圖所示的是磁感應強度B 正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關系圖 其中B垂直于F與v決定的平面 B F v兩兩垂直 其中正確的是 例2 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 例3 一個長螺線管中通有電流 把一個帶電粒子沿中軸線方向射入 若不計重力影響 粒子將在管中A 做圓周運動B 沿軸線來回運動C 做勻加速直線運動D 做勻速直線運動 洛侖茲力有什么特點呢 f f q 洛侖茲力F的方向總跟運動電荷的速度v的方向垂直 洛侖茲力只能改變電荷運動的速度方向 不能改變速度的大小 洛侖茲力對在磁場中運動的電荷不做功 思考 小結 1 洛倫茲力 運動電荷在磁場中受到的作用力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力方向的判斷 左手定則 F V F B F V B所在的平面負電荷的方向與正電荷的相反 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