磁場對運動電荷的作用教法建議-wenkub
2023-07-08 03:13:58 本頁面
【正文】 注：對于金屬導(dǎo)體來說，當(dāng)其兩端有電勢差時，其中的運動電荷是定向移動的自由電子。指點迷津 1．“洛倫茲力”與“安培力”有什么區(qū)別和聯(lián)系？ “洛倫茲力”是運動電荷在磁場中所受的力，其受力對象多為微觀的帶電粒子。洛倫茲力與帶電粒子的運動方向垂直，不對粒子做功，只改變粒子運動的方向，因此洛倫茲力相當(dāng)于圓周運動的向心力。而運動的電荷有正、負(fù)電之分，對于運動的正電荷方向就相當(dāng)于電流的方向；對于運動的負(fù)電荷方向相當(dāng)于與電流相反的方向。④ 洛倫茲力只能改變運動電荷速度的方向。、90176。）② 當(dāng)q=0176。在高中物理課本第三冊（選修）中，已有關(guān)于“洛倫茲力”計算公式的推導(dǎo)過程，在此無須重復(fù)，我們只作幾點補(bǔ)充說明：若運動電荷的電量為q、運動的速度為v、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)為B、磁感應(yīng)強(qiáng)度與運動速度這兩個矢量間的夾角為q。（注：這種電子射線管是中學(xué)物理實驗室中的專用儀器，都附有詳細(xì)的使用說明書，所以我們就不在此畫圖說明使用方法。第二步：通過演示實驗，證明上述推理的正確性。作用在整個通電導(dǎo)體上的安培力只不過是作用在運動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。我們建議，本單元的教學(xué)按下列五個步驟進(jìn)行，供老師們參考。第一步：通過邏輯推理，說明微觀本質(zhì)與宏觀現(xiàn)象的一致性。接下來，教師再引導(dǎo)學(xué)生推理：既在導(dǎo)線中定向運動的電荷會受到磁場力的作用，那么不在導(dǎo)線中而是空間定向運動的帶電微觀粒子（電子、質(zhì)子、各種離子等）也應(yīng)受到磁場力的作用。實驗器材：電子射線管（內(nèi)有長條形的熒光屏）；蹄形磁鐵；直流高壓電源。）驗證結(jié)論：在空間定向運動的微觀帶電粒子會受到磁場的作用力，在物理學(xué)中把這個力叫做“洛倫茲力”。則運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的計算式為：f =qvBsinq討論：① 當(dāng)=90176?；?80176。、180176。洛倫茲力不對電荷做功。因此，用“左手定則”判斷洛倫茲力的方向如下表所示： 手心——迎著磁力線方向（穿入手心）指向正電荷運動的方向指向負(fù)電荷運動的相反方向左手 四指 拇指——運動電荷所受洛倫茲力的方向（注：左手的手掌伸平，使大拇指、四指和手掌在同一平面內(nèi)，且讓大拇指與其它四指垂直。我們把在力學(xué)中學(xué)過的勻速圓周運動的規(guī)律與電磁學(xué)中剛學(xué)過的洛倫茲力數(shù)值計算式結(jié)合起來，就可以進(jìn)行下列推導(dǎo)。 “安培力”是通電導(dǎo)體在磁場中所受的力，其受力對象為宏觀的通電導(dǎo)線、通電線圈等。但是由于歷史沿用的習(xí)慣，電流的方向被定為正電荷移動的方向——實為自由電子運動的反方向。 ④ 帶電粒子先后通過電場和磁場。C點是運動的最低點。 圖 724 答：「」 思維基礎(chǔ)：這是一個帶電粒子在電場力和洛倫茲力共同作用下的問題。 3．理解洛倫茲力不對運動電荷做功，只能改變運動電荷的方向。 2．由于離子所受電場力的方向與圖示已知的電場強(qiáng)度的方向相同（都豎直向下），可以斷定此離子必帶正電荷。 4．再對此正離子的運動狀態(tài)進(jìn)行分析——在電場力作用下，正離子由A到C的過程是加速的；由C到B的過程中是減速的，由此可知：此離子在C點時速度最大，所以答案（C）也是正確的。求：（l）從兩孔飛出的電子速度之比（2）從兩孔飛出的電子在容器內(nèi)飛行的時間之比 啟發(fā)性問題： 1．從a孔射入的每個電子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的半徑都相同嗎？ 2．從a孔射入容器時每個電子的初速度都相同嗎？ 3．從a孔射人的每個電子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的周期都相同嗎？分析與說明：圖 7251．從a孔射入的每個電子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的半徑不都是相同的。2．從a孔射入容器時每個電子的初速度也不都是相同的。求解過程和答案：（1）根據(jù)前面的“分析與說明”可以寫出下列二式：由上列二式相比就可得到答案：（2）根據(jù)“分析與說明”我們知道：Tc=Td ①又因從c孔飛出的電子只繞行了圓弧，所以它的運行時間也應(yīng)是周期，因此可以寫出下式： ②又因從d孔飛出的電子繞行了圓弧，所以它的運行時間也應(yīng)是周期，因此可以寫出下式： ③由上列之①、②、③式可以導(dǎo)出答案：思維體操例題3 如圖726所示：平行板電容器的極板沿水平方向放置，電子束從電容器左邊正中間a處沿水平方向入射，電子的初速都是v0，在電場力的作用下，剛好從圖中所示的c圖 726點射出，射出時的速度為v0現(xiàn)若保持電場不變，再加一個勻強(qiáng)磁場，磁場的方向跟電場和電子入射的方向都垂直（圖中垂直于紙面向里），使電子剛好由圖中d點射出，c、d兩點的位置相對于中線ab是對稱的，則從d點射出時每個電子的動能等于多少？“準(zhǔn)備活動”（解題所需的知識與技能）：1．本題先后敘述了兩種狀態(tài)——先是電子只在電場力作用下偏轉(zhuǎn)；后是電子在電場和磁場共同存在的空間里偏轉(zhuǎn)。5．由于本題中電子做較復(fù)雜的曲線運動，所以采用“動能定理”解題比較方便。E=WE ③①、②兩式入③式∴ 答案：從d點射出時每個電子的動能等于。 （3）洛倫茲力永遠(yuǎn)與電荷速度方向垂
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