1、第三章磁場(chǎng)(cchng)第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(dinh)的作用-落倫茲力共四十一頁(yè)教學(xué)(jio xu)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.2、知道洛倫茲力大小的推理過程.3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解(lji)洛倫茲力對(duì)電荷不做功. 5、了解電視顯像管的工作原理（二）過程與方法通過觀察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsin。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用電視

2、顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。共四十一頁(yè)（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：1.利用(lyng)左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.2.掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功.2.洛倫茲力方向的判斷.三、教具：電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體共四十一頁(yè)3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(zhungti)來(lái)判定磁場(chǎng)(cchng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這

3、些粒子所受重力和洛侖磁力相比在小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。共四十一頁(yè)判斷下圖中帶電粒子（電量(dinling)q，重力不計(jì)）所受洛倫茲力的大小和方向：一、運(yùn)動(dòng)(yndng)形式1、勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、?共四十一頁(yè)如果(rgu)帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,粒子僅在洛倫茲力的作用下將作什么運(yùn)動(dòng)?共四十一頁(yè)1、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑(bnjng)2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期(zhuq)思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？共四十一頁(yè)粒子運(yùn)動(dòng)方向(fngxing)與磁場(chǎng)有一夾

4、角 （大于0度小于90度）軌跡為螺線共四十一頁(yè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況(qngkung)研究1、找圓心：方法2、定半徑(bnjng)：3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：注意：用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用vR利用弦的中垂線共四十一頁(yè) 例：垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅限于寬度為d的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一個(gè)(y )質(zhì)量為m、電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場(chǎng)邊界方向從點(diǎn)垂直飛入磁場(chǎng) 區(qū)，如圖所示，當(dāng)它飛 離磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向 偏轉(zhuǎn)角試求粒子的 運(yùn)動(dòng)速度v以及在磁場(chǎng)中 運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t共四十一頁(yè) 例題 一個(gè)質(zhì)量(zhling)為m、電荷量為q的粒子，從容器下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其初速度

5、幾乎為零，然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。（2）求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。共四十一頁(yè)質(zhì)譜儀通過測(cè)出粒子(lz)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，計(jì)算粒子(lz)的比荷或質(zhì)量及分析同位素的儀器.共四十一頁(yè) 練習(xí)2 氘核和粒子(lz)，從靜止開始經(jīng)相同電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)作圓周運(yùn)動(dòng).則這兩個(gè)粒子的動(dòng)能之比為多少？軌道半徑之比為多少？周期之比為多少？共四十一頁(yè) 練習(xí)1如圖，一束具有各種速率的帶正一個(gè)元電荷的兩種銅離子質(zhì)量分別為m1和m2 ,水平地經(jīng)小孔S進(jìn)入有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域，其中磁場(chǎng)、電場(chǎng)方向如圖，

6、只有那些路徑不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的離子才能通過另一小孔進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此后(c hu)兩種離子將沿不同路徑做圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)底片P時(shí)兩離子間距為d，求此d值。已知：E=1.00 105V/m B=0.40TB=0.50Tm1=63 1.66 10-27kgm2=65 1.66 10-27kg,共四十一頁(yè)2、如圖所示，在半徑為R 的圓的范圍內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直圓所在平面向里一帶負(fù)電的質(zhì)量為m電量為q粒子(lz)，從A點(diǎn)沿半徑AO的方向射入，并從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)AOC120o則此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)行的時(shí)間t_(不計(jì)重力) ABRvvO120C共四十一頁(yè)dBev1、如圖所示，一束電子（電量為e)以速度V垂直射入磁感

7、應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿透磁場(chǎng)時(shí)的速度與電子原來(lái)的入射方向的夾角為300。求 : (1) 電子的質(zhì)量(zhling)m=? (2) 電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=?共四十一頁(yè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況(qngkung)研究1、找圓心：方法(fngf)2、定半徑：3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：注意：用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用vR利用弦的中垂線共四十一頁(yè)例:如圖所示，在第一象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)(y )質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子以速度v從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，角已知，求粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間和飛離磁場(chǎng)的位置（粒子重力不計(jì)）共四十一頁(yè)直線(zhxin)加速器粒子在每個(gè)加速電場(chǎng)(din

8、 chng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因?yàn)榻蛔冸妷旱淖兓芷谙嗤菜氖豁?yè)回旋(huxun)加速器 共四十一頁(yè)2回旋(huxun)加速器 共四十一頁(yè)回旋(huxun)加速器兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無(wú)電場(chǎng)，盒間縫隙(fngx)有交變電場(chǎng)。電場(chǎng)使粒子加速，磁場(chǎng)使粒子回旋。粒子回旋的周期不隨半徑改變。讓電場(chǎng)方向變化的周期與粒子回旋的周期一致，從而保證粒子始終被加速。共四十一頁(yè) 練習(xí)：回旋加速器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的直徑為d，用該回旋加速器加速質(zhì)量(zhling)為m、電量為q的粒子，設(shè)粒子加速前的初速度為零。求：（1） 粒子(lz)的回轉(zhuǎn)周期是多大？（2）高頻電極的周期為多大？（3） 粒子的最大速度最

9、大動(dòng)能各是多大？（4） 粒子在同一個(gè)D形盒中相鄰兩條軌道半徑之比共四十一頁(yè)在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),周期(zhuq)不變每一個(gè)周期加速兩次電場(chǎng)的周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期相同電場(chǎng)一個(gè)周期中方向變化兩次粒子加速的最大速度由盒的半徑?jīng)Q定電場(chǎng)加速過程中,時(shí)間極短,可忽略結(jié)論(jiln)共四十一頁(yè).關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說(shuō)法(shuf)正確的是：A、電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子C、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由加速電壓決定D、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定和加速電壓決定(A)共四十一頁(yè)IBdh霍

10、爾效應(yīng)(xioyng)I=neSv=nedhveU/h=evBU=IB/ned=kIB/dk是霍爾系數(shù)(xsh)共四十一頁(yè)練習(xí)（2000理科綜合）如圖所示厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體(dot)板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U=kIB/d式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù) 霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛侖茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)

11、到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。設(shè)電流I是電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e回答下列問題：共四十一頁(yè)（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)(dinsh) 下側(cè)面A的電勢(shì)（填：高于、低于或等于）。(2)電子所受的洛侖茲力的大小為 。(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為 。(4)由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為k=1/ne其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)共四十一頁(yè)帶電粒子在無(wú)界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(yndng)F洛=0勻速直線運(yùn)動(dòng)(yndng)F洛=Bqv勻速圓周運(yùn)動(dòng)F洛=Bqv等距螺旋（090）V/BVBv與B成角

12、在只有洛侖茲力的作用下共四十一頁(yè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況(qngkung)研究1、找圓心：方法2、定半徑：3、確定運(yùn)動(dòng)(yndng)時(shí)間：注意：用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用vR利用弦的中垂線共四十一頁(yè)確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法1、物理(wl)方法：作出帶電粒子在磁場(chǎng)(cchng)中兩個(gè)位置所受洛侖茲力，沿其方向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)確定圓心，從而確定其運(yùn)動(dòng)軌跡。2、物理和幾何方法：作出帶電粒子在磁場(chǎng)中某個(gè)位置所受洛侖茲力，沿其方向的延長(zhǎng)線與圓周上兩點(diǎn)連線的中垂線的交點(diǎn)確定圓心，從而確定其運(yùn)動(dòng)軌跡。3、幾何方法：圓周上任意兩點(diǎn)連線的中垂線過圓心圓周上兩條切線夾角的平分線過圓心過切點(diǎn)作

13、切線的垂線過圓心共四十一頁(yè)1.如圖，虛線上方存在無(wú)窮大的磁場(chǎng)，一帶正電的粒子(lz)質(zhì)量m、電量q、若它以速度v沿與虛線成300、600、900、1200、1500、1800角分別射入，請(qǐng)你作出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。有界磁場(chǎng)(cchng)問題：共四十一頁(yè)入射角300時(shí)共四十一頁(yè)共四十一頁(yè)入射角1500時(shí)共四十一頁(yè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱規(guī)律：從同一直線(zhxin)邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。1、兩個(gè)(lin )對(duì)稱規(guī)律：共四十一頁(yè)臨界(ln ji)問題例：長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁感強(qiáng)度為B，板間距

14、離也為L(zhǎng)，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量(dinling)為q的帶正電粒子（不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是： （ ）A使粒子的速度v5BqL/4mC使粒子的速度vBqL/mD使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m 共四十一頁(yè)例題(lt)講解共四十一頁(yè)練習(xí)、如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子以速度v0從M點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)區(qū)，并由N點(diǎn)射(din sh)出，O點(diǎn)為圓心，MON=120，求粒子在磁場(chǎng)區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑R及在磁場(chǎng)區(qū)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。（粒子重力不計(jì)） 共四十一頁(yè)再見(zijin)共四十一頁(yè)內(nèi)容摘要第三章磁場(chǎng)。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。重點(diǎn)：1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.。難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功.。2.洛倫茲力方向的判斷.