高中物理磁场对运动电荷的作用课件 27页

磁场对运动电荷的作用力湖北民族学院蒲东伟\n电视机结构电视显像管中的电子只是细细的一束，为什么却能使整个屏幕发光？\n极光从宇宙深出射来的带电粒子为什只在地球两极引起极光现象？\n问题电视显像管中的电子只是细细的一束，为什么却能使整个屏幕发光？从宇宙深出射来的带电粒子为什只在地球两极引起极光现象？要回答这些问题，就需要了解磁场对运动电荷的作用规律。\n回顾旧知安培力：通电导线在磁场中受到的力，叫安培力安培力的方向：左手定则安培力的大小：F=ILBsinqq=900:L⊥B,F=ILBq=00:L∥B,F=0我们已经知道磁场对电流有力的作用，那么磁场对电荷有力的作用吗？\n思考与讨论问题一：导线不通电时就不受磁场力，通电时就受到磁场力的作用；导线中通有电流是什么意思？导线中有电流，就是指导线中的自由电荷发生了定向移动。\n思考与讨论问题二：导线通电时就受到磁场力的作用，也就是导线的中自由定向移动时，导线就受到磁场力---那么，所谓磁场对通电导线的作用力，会不会实际上就是在做定向移动的电荷上？\n思考与讨论问题三：磁场会对定向移动的电荷有力的作用？（电荷定向移动时形成了电流，磁场对这个电流有力的作用---也就是对电荷有力的作用）\n探究实验磁场---蹄型磁铁；运动电荷---阴极射线管、高压线圈。实验步骤一：不加磁场时，观察荧光屏显示电子束径迹；实验步骤二：加磁场时，观察电子束的偏转，得出结论；\n磁场对运动电荷的作用实验结论：磁场对运动电荷有力的作用。阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力．\n洛伦兹力最早提出“磁场对运动电荷有力的作用”的是荷兰物理学家洛伦兹，为了纪念他，人们把“运动电荷在磁场中受到的力”称为洛伦兹力。力是矢量，有大小有方向。运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向是怎样的呢？\n\n洛伦兹力的方向vfvf用左手定则可以判断通电导线所受的安培力，电荷定向移动时形成了电流，磁场对这个电流有力的作用---也就是对电荷有力的作用。那么，是否可以用左手定则来判断洛伦兹力的方向呢？\n实验验证实验步骤一：对某一磁场方向，观察电子束的偏转方向；实验步骤二：改变磁场方向，观察电子束的偏转方向；结论：洛伦兹力的方向由左手定则判定。\n洛伦兹力的方向判断步骤：先判断运动电荷形成的电流的方向，再根据在左手定则判断洛伦兹力的方向。\n洛伦兹力的方向由左手定则来判定：洛伦兹力的方向拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，若运动的是负电荷，那么受到的洛伦兹力的方向跟正电荷的受力相反！\n课堂练习: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ff垂直纸面向外+qv丁\n洛伦兹力与安培力的关系回到最先提到的一个问题：所谓磁场对通电导线的作用力，会不会是作用在定向移动的电荷上的呢？\n洛伦兹力与安培力的关系理论研究表明，通电导线所受的安培力实际上是作用在定向移动电荷的洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力是安培力的微观本质。是的，导线内自由电荷定向移动时受到洛伦兹力而发生侧移，从而推动导线侧移。\n思考与讨论力是矢量，有大小有方向。洛伦兹力的方向已经清楚了，那么洛伦兹力的大小的是怎样的呢？或者说，洛伦兹力的大小与那些因素有关呢？是什么关系呢？猜想\n思考与讨论提示一：怎样才能产生洛伦兹力？应当从产生洛伦兹力的这个这两个要素上寻找决定洛伦兹力大小的因素。提示二：洛伦兹力的大小与这些因素具体是怎样的的关系？比如电荷运动速度变大时，洛伦兹力如何变化？试从洛伦兹力产生机制角度这一问题。提示三：带电粒子的质量m、形状是电荷的本质参量吗？\n思考与讨论要定量推导洛伦兹力大小的表达式，如何建模？提示三：如何建立洛伦兹力f与安培力F的定量关系？提示一：我们已经学习了磁场对电流的作用力---安培力的定量表达式，而安培力又是洛伦兹力的宏观表现，我们可否从安培力入手导出洛伦兹力的表达式？提示二：由安培力入手推导洛伦兹力的表达式，我们就需要把安培力的I、L、B这些参量和决定运动电荷所受洛伦兹力的因素q、v、B联系起来，这又怎样建模？\n洛伦兹力公式推导方案一：孤立电荷以速度v在磁场中定向运动一段时间t，如下\n方案二：模型洛伦兹力公式推导通电导体的长度：L每个电荷的带电量：q横截面积：S单位体积的电荷数：n定向移动的速率：v\n洛伦兹力公式推导f=qvB依据：安培力是洛伦兹力的表现---F=Nf\n提示四：上述推导都是建立在v⊥B的基础上的，故这个表达式f=qvB只适用于v⊥B的情况。洛伦兹力公式\n小结本节的学习内容：通过理论依据和实验观察，我们知道了磁场对电荷有力的作用，这种力叫洛伦兹力；②通过理论猜想和实验验证，我们知道了洛伦兹力的方向判定的方法：左手定则；③我们知道了洛伦兹力和安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现；④根据洛伦兹力和安培力的关系，推导出了在v⊥B情况下洛伦兹力大小的表达式：f=qvB；