1.2磁场对运动电荷的力 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

洛伦兹（1853—1928） 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”。 新课引入 第一章 安培力与洛伦兹力 1.2 磁场对运动电荷的作用力 1、磁场对通电导线的作用力——安培力 电流是如何形成的？ 2、对于磁场中的运动电荷，你能够想到什么？ 磁场可能对运动电荷有力的作用。 电荷的定向移动形成的 3 电子束演示器 加上一高电压，炽热的金属丝发射出的电子束，电子与气体激发出荧光。 实验观察到的现象： 1、没磁场，沿直线运动 2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲 结论： 磁场对运动电荷有力的作用 磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力 实验探究 【问题】 洛伦兹力的方向如何判定的？ 【推理与猜想】 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现。 2.洛伦兹力是安培力的微观本质。 3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。 洛伦兹力的方向： F v F v 1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 二 洛伦兹力的方向-------左手定则 V v1 v2 V B B F + F + F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 探究讨论 总结点拨 1、安培力与洛伦兹力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 2、洛伦兹力的方向判定—左手定则 磁感线——穿入手心 四指—— ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 大拇指——所受洛伦兹力的方向 B v F洛 B v F洛 × × × × × × × × × + V V - V 垂直纸面向里 F F=0 例1、试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向. 巩固应用 例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则(　　) A　①是带正电的粒子 B　②是带正电的粒子 C　③是带正电的粒子 D　③是不带电的粒子 A 巩固应用 v v 【问题】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，那如何推导洛伦兹力大小的公式？ 思考讨论 13 若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： I 的微观表达式： 这段导体中含有的自由电荷数： 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ： F=BIL I=nqsv N=nLs 理论推导 问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？ 为B和v之间的夹角 v B11 B ┴ v v v11 ┴ 洛伦兹力的大小： F＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角. ①当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大. ②当v∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力. ③当电荷相对磁场静止时（v =0）: F洛＝0，即相对磁场静止电荷不受洛伦兹力 总结点拨 例3.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。 巩固应用 一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。 二、洛伦兹力的方向：左手定则。 三、洛伦兹力的大小： 2.F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 1.左手定则. 1.当v⊥B时，F洛＝qvB 2.当v∥B 时，F洛＝0 课堂小结 1、教材P12第1、2、3题 2、《学法大视野》本节作业。 作业布置 【答案】D 【解析】由安培定则可判断阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则判断阴极射线在磁场中受洛伦兹力方向向上，故正确，错误。 1.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( ) A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 挑战练习 20 【答案】D 【解析】、洛伦兹力沿轴负方向；、洛伦兹力沿轴负方向；沿平面入射的电子不能都满足洛伦兹力方向沿轴正方向的条件；若在平面内沿轴负方向射入电子，电子受洛伦兹力最大且指向