高中物理 第3章 磁場 5 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力課件 新人教版選修31

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1、第三章磁磁場場5運(yùn)動電荷在磁場中受到的力運(yùn)動電荷在磁場中受到的力通過實(shí)驗(yàn)，觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)，認(rèn)識洛倫茲力。通過實(shí)驗(yàn)，觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)，認(rèn)識洛倫茲力。會判斷洛倫茲力的方向，會計(jì)算洛倫茲力的大小。會判斷洛倫茲力的方向，會計(jì)算洛倫茲力的大小。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理以及在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理以及在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。 電視機(jī)顯像管中的電子只是細(xì)細(xì)的一束，為什么能使整個(gè)屏幕發(fā)光？從宇宙深處射來的帶電粒子，為什么不能直射地球？為什么只在地球兩極形成絢麗多彩的極光？解開這些問題的鑰匙就是本節(jié)學(xué)習(xí)的磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律。 1 1知識自主梳理知識自主梳理2 2重點(diǎn)難點(diǎn)突

2、破重點(diǎn)難點(diǎn)突破3 3考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)4 4易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)案例剖析5 5課堂知識結(jié)構(gòu)課堂知識結(jié)構(gòu)6 6隨堂鞏固提升隨堂鞏固提升7 7課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)知識自主梳理知識自主梳理 1洛倫茲力 _在磁場中所受的力。 2洛倫茲力和安培力的關(guān)系 通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力，實(shí)際上是在導(dǎo)線中_所受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力的方向和大小洛倫茲力的方向和大小知知 識識 點(diǎn)點(diǎn) 1運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷定向運(yùn)動的電荷定向運(yùn)動的電荷 3洛倫茲力的方向 (1)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓_從掌心進(jìn)入，并使四指指向_運(yùn)動的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動的正

3、電荷在磁場中所受_的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向_。 (2)洛倫茲力方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v，即F垂直于_所決定的平面。磁感線磁感線正電荷正電荷洛倫茲力洛倫茲力相反相反B和和v 4洛倫茲力的大小 當(dāng)速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別滿足以下幾種情況時(shí)，洛倫茲力的大小分別是 (1)當(dāng)v與B成角時(shí)：F_ (2)當(dāng)vB時(shí)：F_ (3)當(dāng)vB時(shí)，F(xiàn)_qvBsinqvB0 1構(gòu)造 如圖所示，由電子槍、_和熒光屏組成。 2原理 (1)電子槍_。 (2)電子束在磁場中_。 (3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。知知 識識 點(diǎn)點(diǎn) 2電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)線圈發(fā)射電子發(fā)射電子偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 3

4、掃描 在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強(qiáng)弱都在_，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動。 4偏轉(zhuǎn)線圈 使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由_產(chǎn)生的。不斷變化不斷變化兩對線圈兩對線圈重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破 1決定洛倫茲力方向的三個(gè)因素 電荷的電性(正、負(fù))，速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。當(dāng)電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素決定洛倫茲力的方向，如果只讓一個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儭?2F、B、v三者方向間的關(guān)系 電荷運(yùn)動方向和磁場方向間沒有因果關(guān)系，兩者關(guān)系是不確定的。電荷運(yùn)動方向和磁場方向確定洛倫茲力方向，F(xiàn)B，F(xiàn)v，即F垂直于B

5、和v所決定的平面。一、洛倫茲力的方向一、洛倫茲力的方向 3洛倫茲力的特點(diǎn) 洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動方向的變化而變化。但無論怎樣變化，洛倫茲力都與運(yùn)動方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷運(yùn)動方向，不改變電荷速度大小。 特別提醒應(yīng)用左手定則時(shí)，當(dāng)v與B不垂直時(shí)，洛倫茲力仍垂直于v、B決定的平面，但磁感線不一定要垂直穿過掌心，磁感線方向一定與大拇指垂直，不一定與四指垂直。 解析：因?yàn)榈厍蛑車嬖谥艌觯钪婵臻g的帶電粒子在經(jīng)過地球磁場時(shí)，由于受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故不能直射向地球。 二、洛倫茲力和安培力的區(qū)別與聯(lián)系 特別提醒盡管安培力是自由電荷定向移動時(shí)受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不

6、能簡單地認(rèn)為安培力就等于所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為。區(qū)別區(qū)別聯(lián)系聯(lián)系洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動的帶洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動的帶電粒子所受到的磁場力，而安電粒子所受到的磁場力，而安培力是指通電導(dǎo)線培力是指通電導(dǎo)線(即大量帶即大量帶電粒子電粒子)所受到的磁場力所受到的磁場力洛倫茲力永不做功，而安培洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功力可以做功安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲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力是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)體中定向是導(dǎo)體中定向運(yùn)動的電荷數(shù)運(yùn)動的電荷數(shù))方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向，方

7、向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向，均可用左手定則進(jìn)行判斷均可用左手定則進(jìn)行判斷 三、洛倫茲力與電場力的比較內(nèi)容內(nèi)容洛倫茲力洛倫茲力靜電力靜電力性質(zhì)性質(zhì)磁場對在其中運(yùn)動的電荷磁場對在其中運(yùn)動的電荷的作用力的作用力電場對放入其中的電荷的作用力電場對放入其中的電荷的作用力產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件v0且且v不與不與B平行平行電場中的電荷一定受到電場力的作用電場中的電荷一定受到電場力的作用大小大小FqvB(vB)FqE力的方向與場力的方向與場的方向的關(guān)系的方向的關(guān)系一定是一定是FB，F(xiàn)v正電荷所受力的方向與電場方向相同，正電荷所受力的方向與電場方向相同，負(fù)電荷所受力的方向與電場方向相反負(fù)電荷所受力的方向與電場方向

8、相反做功情況做功情況任何情況下都不做功任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功力力F為零時(shí)，為零時(shí)，場的情況場的情況F為零，為零，B不一定為零不一定為零F為零，為零，E一定為零一定為零作用效果作用效果只改變電荷運(yùn)動速度的方只改變電荷運(yùn)動速度的方向，不改變速度的大小向，不改變速度的大小既可以改變電荷運(yùn)動速度的大小，也可既可以改變電荷運(yùn)動速度的大小，也可以改變電荷運(yùn)動速度的方向以改變電荷運(yùn)動速度的方向 1復(fù)合場：一般是指電場、磁場和重力場并存，或其中兩種場并存，或分區(qū)域存在。 2帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分析方法和思路 (1)正確進(jìn)行受力分析，除重力、彈力、摩擦

9、力外要特別注意電場力和洛倫茲力的分析。 (2)確定帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)，注意運(yùn)動情況和受力情況的結(jié)合。四、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動四、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 (3)電荷在復(fù)合場中的運(yùn)動一般有兩種情況直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動。 電荷在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下做直線運(yùn)動時(shí)，一定是做勻速直線運(yùn)動。 電荷在上述復(fù)合場中如果做勻速圓周運(yùn)動，只能是除洛倫茲力以外的所有恒力的合力為零才能實(shí)現(xiàn)。 特別提醒(1)電子、質(zhì)子、粒子等一般不計(jì)重力，帶電小球、塵埃、液滴等帶電顆粒一般要考慮重力的作用。 (2)注意重力、電場力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力始終和運(yùn)動方向垂直，永不做功的特點(diǎn)。 解析：由于電視機(jī)的顯像管是利用

10、磁場對電子束偏轉(zhuǎn)原理工作的，如果將磁鐵靠近熒光屏，會影響電子束的偏轉(zhuǎn)方向，進(jìn)而使得圖像變形或變色。 2磁流體發(fā)電機(jī) (1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。 (2)根據(jù)左手定則，如圖中的B板是發(fā)電機(jī)正極。 (3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等粒子體速度為v，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢差UBdv。0.63 考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)題型題型1洛倫茲力的大小和方向洛倫茲力的大小和方向 點(diǎn)評：在計(jì)算洛倫茲力的大小時(shí)，要注意v應(yīng)取與B垂直的分量。洛倫茲力的方向垂直于v與B所決定的平面。D 題型題型2帶電物體在復(fù)合場中的運(yùn)動帶電物體在復(fù)合場中的運(yùn)動AC 點(diǎn)評：本題是帶電粒子在復(fù)合場中的綜合問題，應(yīng)在分析物體受力的基礎(chǔ)上，弄清物理過程，根據(jù)隱含的臨界條件求解。AD 題型題型3洛倫茲力與現(xiàn)代科技洛倫茲力與現(xiàn)代科技 答案：121kWD 易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)案例剖析AB 課堂知識結(jié)構(gòu)課堂知識結(jié)構(gòu)隨堂鞏固提升隨堂鞏固提升課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)