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1、第三章第三章 磁磁 场场 第第4节节 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力教科版选修教科版选修3-1学习目标1、与先贤为伴学习科学家合作探究、坚韧严谨的科学精神2、和科学为舞以已学知识为基垫，通过建立物理模型推导洛伦兹力的大小和方向 3、体物理之美通过对生活现象的观察，提出问题，用所学的知识解决问题2 2、电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的1 1、磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力理论依据理论依据探究一、磁场对电荷有没有作用力探究一、磁场对电荷有没有作用力？电子射线管的原理电子射线管的原理:从阴极发射出来从阴极发射出来电子电子，在阴阳两极间，在阴阳两极间的高压作用下，使
2、电子的高压作用下，使电子加速加速，形成电子，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。光，可以显示电子束的运动轨迹。阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极狭缝狭缝狭缝狭缝荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏让让事事实实说说话话运动电荷在磁场中受到的作用力运动电荷在磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力的定义一、洛伦兹力的定义安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力磁场对磁场对电流电流的作用的作用磁场对磁场对运动电荷运动电荷的作用的作用因因果果微观原因微观原因I宏观表现宏观表现FA+FA=NF洛洛洛伦兹力大小可能会与哪些因素
3、洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关有关?1.磁感应强度磁感应强度B2.电荷量电荷量q3.电荷运动快慢电荷运动快慢v探究二、洛伦兹力的大小探究二、洛伦兹力的大小建模建模电荷量为电荷量为q的粒子以速度的粒子以速度v运动时运动时,如果速度方向与磁感应强度方向如果速度方向与磁感应强度方向垂直垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为那么粒子所受的洛伦兹力为(v垂直垂直B)问题问题:磁场对所有运动电荷都有力磁场对所有运动电荷都有力的作用呢？的作用呢？不垂直探究三、洛伦兹力的方向探究三、洛伦兹力的方向 1、理论探究、理论探究2、实验验证、实验验证左手定则:安培力的方向安培力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向磁场磁场四指
4、四指拇指拇指垂直穿过手掌心指向正电荷运动方向指向洛伦兹力方向与负电荷运动方向相反建模FvFvBF垂直于垂直于纸面向外纸面向外F垂直于垂直于纸面向外纸面向外v甲乙丙丁训练巩固：训练巩固：试判断下图中的带电粒子试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 BBB问题引导v洛伦兹力的特点：洛伦兹力的特点：2、洛伦兹力、洛伦兹力只改变速度的方向只改变速度的方向,不改变速度的大小不改变速度的大小.3、洛伦兹力对电荷、洛伦兹力对电荷总是不做功总是不做功.1、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向总是总是既垂直于速度既垂直于速度,又又垂直于磁场垂直于磁场,即即垂直于垂直于V和和
5、B所组成的平面所组成的平面.总是总是:FV FB FSVB1 1、沿着与磁场垂直、沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的方向射入匀强磁场的带电粒子的带电粒子,在磁场在磁场中将做什么运动中将做什么运动?2 2、沿着磁场方向射、沿着磁场方向射入呢？入呢？探究四：带电粒子在磁场中的运动探究四：带电粒子在磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导、理论推导沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动子，在匀强磁场中做匀速圆周运动沿着磁场的方向做匀速直线运动沿着磁场的方向做匀速直线运动问题：问题：推导粒子在匀强磁场中
6、做匀速圆周运动的圆推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径半径r r和运动周期和运动周期T T，与粒子的速度，与粒子的速度v v和磁场和磁场的磁感应强度的磁感应强度B B的关系表达式的关系表达式1）、圆周运动的半径）、圆周运动的半径2）、圆周运动的周期）、圆周运动的周期 从太阳或其他星体上，时刻都有大从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为量的高能粒子流放出，称为宇宙射线宇宙射线。这些高能粒子流，如果都到达地球，将这些高能粒子流，如果都到达地球，将对地球上的生物带来危害。庆幸的是，对地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围存在地球周围存在地磁场地磁场，改变了宇宙射线，改变了宇宙
7、射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。了一定的阻挡作用。在地磁两极附近，由于磁感线与地在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子接射入高空大气层内，它们和空气分子碰撞产生辐射就形成了绚丽多彩的极光。碰撞产生辐射就形成了绚丽多彩的极光。1、洛伦兹力、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现2、洛伦兹力大小、洛伦兹力大小 VB F洛洛=qVB VB F洛洛=03、洛伦兹力方向：左手定则、洛伦兹力方向：左手定则 F V F B 4、洛伦兹力对运动的电荷永不做功！、洛伦兹力对运动的电荷永不做功！课后思考极光为什么有这么多颜色？电子显像管为什么会使整个画面出现动态画面？当电荷运动方向与磁感应强度方向不平行，电荷所受洛伦兹力的表达式应该是怎么的？