物理：3.5《磁场对运动电荷的作用力》课件(新人教版选修3-1)

高中物理新人教版 选修3-1系列课件

第三章《磁场》

第五节 《磁场对运动电荷 的作用力》

教学目标 (一)知识与技能 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培 力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断---左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地 判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与 磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方 向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 (二)过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向 和大小的计算。培养学生的间想像能力。

(三)情感态度与价值观 使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的 共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对 磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理 知识之间的联系。 二、重点与难点： 重点：安培力的方向确定和大小的计算。 难点：左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不 垂直时，左手定则如何变通使用)。 三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、 滑动变阻器、多媒体。

复习知识: 1.带电粒子在磁场中受洛伦兹力的计算公式？ 带电粒子运动方向垂直于磁场方向，f=qvB, 该公式的设用条件是V与B相互垂直,带电粒 子运动方向平行于磁场方向，f=0。 2.带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方 向？

显象管的工作原理

带电粒子在匀强磁场中的运动 问题讨论：1、带电粒子的轨迹在哪个方位？ 2、速度如何变化？ 3、受力如何变化？ 4、轨迹是什么形状?

轨迹平面

与磁 场垂 直 不变

因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在 跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒子离 开这个平面 因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以洛 伦兹力不对粒子做功，粒子的速度大小不变 因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，所以速 度方向改变 因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变 因为速度方向改变，所以洛伦兹力方向也改变

速度大小

速度方向

时刻 改变 不变 时刻 改变

受力大小 受力方向

轨迹形状

圆

因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运 动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动， 其向心力就是洛伦兹力

洛伦兹力演示仪 工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管 的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。

两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的

匀强磁场

实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用 时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场，电子的 径迹变弯曲成圆形。

结论： 带电粒子垂直进入磁场中，粒子在垂直磁场方向的平 面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。 问题：

一带电量为q,质量为m,速度为v的带电粒子垂直 进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期 T为多大？

推导:

粒子做匀速圆周运动所需的向心力粒子所受的洛伦兹力提供的,所以 mv v2 r qvB m qB r 2 r 2 m T T v qB 说明:1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。

v2 F m 是由 r

2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。

例题2:如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直 磁场边界自O点射入匀强磁场中后分成了3束，其运 动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计 粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3,则这三束粒 子的速率之比 v︰ v2 ︰ v3 =_____ 1

电荷的匀强磁场中的三种运动形式如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略 不计(或均被平衡)(1)当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动； (2)当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动； qvB=mv2/R R=mv/qB T=2πR/v=2πm/qB 在同一磁场中，不同的速度的运动粒子，其周期与速度无关， 只与其荷质比有关. (3)当υ与B夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和 υ⊥(分别平行于和垂直于)B,因此电荷一方向以υ∥的速度 在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在 垂直于B的平面内做匀速圆周运动。

等距螺旋

例题氘核( H )、氚核( 13 H )、氦核( 24 He ) 都垂直磁场方向入射同一匀强磁场， 求以下几种情况下，它们轨道半径之 比及周期之比各是多少？(1)以相同 速率射入磁场；(2)以相同动能射入 磁场.2 1

带电粒子做圆周运动的分析方法-圆心的确定(1)已知入射方向和出射方向,可以通过入射点 和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直 线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心O

V M

P

V0

带电粒子做圆周运动的分析方法-圆心的确定(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过 入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点， 作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的 圆心.O M P V