细谈洛伦兹力.ppt

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1、 高中物理高中物理3-1 3.5 3.5 细谈洛伦兹力细谈洛伦兹力美丽的极光知识回顾：磁场对电流的作用安培力判断下列图中安培力的方向，及大小。判断下列图中安培力的方向，及大小。IB若导线的电流为若导线的电流为I、磁场强度为、磁场强度为B，导线长度，导线长度L，则所受的，则所受的安培力为多少？安培力为多少？知识回顾：磁场对处于磁场中的电流有力的作用电流是怎样产生的呢？电荷的定向移动产生电流电荷的定向移动产生电流电子射线管的原理：电子射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏

2、上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。电子束，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。实验验证用用用用阴极射线管阴极射线管阴极射线管阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用研究磁场对运动电荷的作用研究磁场对运动电荷的作用研究磁场对运动电荷的作用P95演示演示实验观察到的现象：1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变结论：磁场对结论：磁场对运动电荷运动电荷有力的作用有力的作用 运动电荷运动电荷在磁场中所受的力在磁场中所受的力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹（洛伦兹（1853185319281928）洛伦兹是荷兰物理学家、洛伦兹是

3、荷兰物理学家、数学家，数学家，18531853年年7 7月月1818日日生于阿纳姆。洛伦兹创生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，了洛伦兹变换公式，19021902年与其学生塞曼共年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从勋，荷兰政府决定从19451945年起，把他的生日年起，把他的生日定为定为“洛伦兹节洛伦兹节”。理论推导理论推导: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，洛伦兹力是安培力微观表现。洛伦兹力是安培力微观表现。安培力方向用左手定则判定安培力方向用左手

4、定则判定猜想：猜想：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定洛伦兹力的方向可以用左手定则判定vF F F F洛洛洛洛vF F F F洛洛洛洛洛伦兹力的方向左手定则洛伦兹力的方向左手定则v1 1、伸开左手，使大拇指和其余四、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，入磁场中，让磁感线穿过手心，若若四指指向正电荷运动的方向四指指向正电荷运动的方向，那么，那么大拇指所指的方向就是正电荷所受大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 2 2、若四指指向负电荷运动的反方若四指指向负电荷运动的反方向，向，那么大拇指所指的方向就

5、是负那么大拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向电荷所受洛伦兹力的方向vFF课堂练习课堂练习:判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向方向.FF F垂直纸面向里垂直纸面向里F-qv甲甲-qv丙丙+qv乙乙+qv丁丁F F垂直纸面向外垂直纸面向外zxxkzxxk1 1 1 1、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：F F洛洛BBF F洛洛vF F洛洛vB B平面平面结论：洛伦兹力永远不做功！结论：洛伦兹力永远不做功！2 2 2 2、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速、洛伦兹

6、力的效果：洛伦兹力的方向永远与速、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。动电荷速度的大小。动电荷速度的大小。动电荷速度的大小。B B F洛v vIFvvvv（1 1）通电导线中的电流）通电导线中的电流（2 2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（3 3）这段导线内的自由电荷数）这段导线内的自由电荷数（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力）每个电荷所受的洛伦兹力设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面

7、积为S S的直导线，单位体的直导线，单位体积内的自由电荷数为积内的自由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，自由电荷定向移动的速率为，自由电荷定向移动的速率为v v。这段通电导线垂直。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为磁场方向放入磁感应强度为B B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求 3、洛伦兹力大小的推导、洛伦兹力大小的推导【探究】【探究】电荷量为电荷量为q q的粒子以速度的粒子以速度v v运动时运动时,如果速如果速度方向与磁感应强度方向度方向与磁感应强度方向垂直垂直,那么粒子所受那么粒子所受的洛伦兹力为的洛伦兹力为(v(v垂直垂直B B）问题问题:若带电粒

8、子不垂直射入磁场若带电粒子不垂直射入磁场,电子电子受到的洛伦兹力又如何呢受到的洛伦兹力又如何呢?B BB BF洛v vB BB B为为B B和和v v之间的夹角之间的夹角 V VB BB B三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小 电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中一定一定一定一定要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中不一定不一定不一定不一定要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用电场力电场力电场力电场力F=qEF=qEF=qEF=qE洛伦兹力洛伦兹力

9、洛伦兹力洛伦兹力F=qF=qF=qF=qv vB B B B电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向平行平行平行平行洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向垂直垂直垂直垂直电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷不一定不一定不一定不一定做功做功做功做功洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷一定不一定不一定不一定不做功做功做功做功思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作

10、用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？1 1 1 1、大小的不同：、大小的不同：、大小的不同：、大小的不同：2 2 2 2、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：3 3 3 3、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：4 4 4 4、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：应用：电视显像管的工作原理应用：电视显像管的工作原理应用：电视显像管的工作原理应用：电视显像管的工作原理电子枪（阴极）、电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光偏转线圈、荧光屏等屏等主要构造主要构造:【思考与讨论思考与讨

11、论】1 1若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？2 2若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？3 3若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点移动，偏转磁场应该怎样变化？点移动，偏转磁场应该怎样变化？电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理zxxk原理：原理：电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光原理。电子束射向荧光屏

12、就能发光，一束电子屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。以使整个荧光屏发光。从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带来危害，图为地磁场的分布图，地磁场对直射地球来危害，图为地磁场的分布图，地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强？的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强？地磁场对直射地球的宇宙射线地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在的

13、阻挡作用在赤道附近最强，赤道附近最强，两极地区最弱两极地区最弱四、应用：四、应用：1、地磁场对宇宙射线的阻挡作用：、地磁场对宇宙射线的阻挡作用：思考：思考：你能解释为什么极光你能解释为什么极光只在两极出现吗？只在两极出现吗？1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向这时粒子所受洛伦兹力的方向 +V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0课堂练习课堂练习:5 5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜、如图示，一带负

14、电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（至底端，则它滑至底端时的速率将（）A A、变大、变大 B B、变小、变小 C C、不变、不变 D D、条件不足，无法判断、条件不足，无法判断B课堂练习课堂练习运动电荷在匀强磁场中的运动运动电荷在匀强磁场中的运动知识回顾：知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中，则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子速度大小。思考在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动，并说明你的理由。观察到的现象：观察到的现象：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动匀速圆周运动问题：问题：1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有关？关？3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有关？关？