【课件】磁场对运动电荷的作用力+课件-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、第一章 安培力和洛伦兹力1.2磁场对运动电荷的作用力复习与回顾问题一：通电导体在磁场中受到的力如何计算？安培力方向：左手定则；大小：F=BILsin（为磁场和电流的夹角）问题二：导体中的电流是怎样形成的？方向如何规定的？电荷的定向移动形成电流，正好电荷定向移动的方向规定为电流方向问题三：电流的微观表达式？I=nesv思考：通电导体在磁场中会受到力的作用，那定向移动的电荷在磁场中会受到力的作用吗？如果有，那力的大小和方向又会是怎样的呢？观察视频回答问题：（1）电子流的偏转说明了什么？（2）电子流偏转方向的改变说明了什么？结论：现象：1、在电子束的路径上加上磁场，电子束发生弯曲。2、改变磁场方向，

2、电子束的弯曲方向发生改变。磁场对运动的电荷有力的作用，把磁场对运动电荷的作用力称作洛伦兹力。1.定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。知识点一、洛伦兹力2.洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用安培力因果微观原因宏观表现 洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。探究一 洛伦兹力的方向安培力是磁场对电流的作用力电流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力

3、 磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力理论推导:洛伦兹力的方向可以用左手定则判定 猜想：探究结论：可以用左手定则判断洛伦兹力的方向 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。左手定则：手掌垂直磁感线四指正电荷运动方向拇指正电荷受力方向思考：负电荷的受力方向又是怎么样的？负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向。v vF F洛洛F F洛洛B B垂直于纸面向里运动B Bv

4、vB Bv vF洛B B+v vB Bv vB B洛仑兹力垂直于纸面向外-F洛=0F洛=0思考与讨论安培力洛伦兹力IFA vF洛F洛F洛F洛F洛F洛安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现宏观微观FA=NF洛安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力 探究二：洛伦兹力的大小思考：安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式呢？问题情景：如图所示，设匀强磁场的的磁感应强度为B，磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数目为n，每个自由电子的电荷量为q，且定向移动的速率都为v小组讨论：1、导线中的电流为多少？导线在磁场中

5、受到的安培力有多大？2、长为L的导线中含有的自由电子数目为多少？每个自由电子所受的洛伦兹力有多大？(1)通电导线中的电流强度(2)通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)问题：电荷量为q 的粒子以速度v 运动时，如果速度方向与磁感应强度B 的方向垂直，那么粒子受到的洛伦兹力为qvB,若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?VB1B2B结论：（1）当v/B时：（2）当 vB时：（3）当v与B有夹角时：2.方向洛伦兹力的方向总是垂直于B和v确定的平面。洛伦兹力的一个

6、重要特点就是对带电粒子不做功，即它只会改变速度的方向而不会改变速度的大小。对洛伦兹力的理解1.大小 只有运动(v0)的电荷才受洛伦兹力，静止电荷(v=0)不受洛伦兹力。电荷垂直磁场(vB)运动时，洛伦兹力最大，平行磁场(vB)运动时不受洛伦兹力。探究归纳例（多选）如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,带电粒子的速率为v,带电荷量为q,下列带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向正确的是()A.图(1)为F洛=qvB,方向与v垂直斜向上 B.图(2)为F洛=qvB,方向与v垂直斜向下C.图(3)为F洛=qvB,方向垂直纸面向外 D.图(4)为F洛=1/2qvB,方向垂直纸面向里AD知识点二：电子束的磁偏转

7、电视显像管的工作原理洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理问题1：要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?问题2：要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?问题3：要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？垂直纸面向外垂直纸面向里先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大。【探究归纳】电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。实际上，在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁 场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像不断移动，这在显示技术中叫作扫描（scannin

8、g）。知识点四、洛伦兹力的其他应用1、速度选择器在图 示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。未知射线abc置于匀强磁场中2、检验粒子电性、磁场方向射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。3、极光的形成地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用洛伦兹力方向大小应用判断方法：特点：大小：公式推导电视机显像管的原理左手定则总垂直于B、v确定的平面电子束的磁偏转第十三章 电磁感应与电磁波初步谢 谢 聆 听