1.3洛伦兹力 课件 -2023-2024学年高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册

by甘腾胜@20230112 新粤教版(2019)高中物理选择性必修第二册 第一章 1.3 洛伦兹力 新课引入 极光（Aurora），是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。 复习回顾 安培力-磁场对通电导线的作用力 1、安培力的方向——左手定则 左手定则： 磁感线垂直手心 四指指向电流方向 拇指所指是安培力方向 2、安培力的大小（B⊥I） 复习回顾 安培力-磁场对通电导线的作用力 3、电流是如何形成的？ 电流是由电荷的定向移动形成的。 电流方向 正电荷定向移动的方向 负电荷定向移动的反方向 4、磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。 洛伦兹力 --磁场对运动电荷的作用力 H.A.Lorentz （1853-1928） 荷兰物理学家 磁场方向 实验现象 不加磁场时 N极靠外时 N极靠里时 电子沿直线运动 电子向下偏转 电子向上偏转 实验演示 阴极射线管--(电子从阴极射出) 实验表明：阴极射线管(电子射线管)中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力。 洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向符合左手定则： 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 若是负电荷，那么四指应指向其运动方向的反方向。 洛伦兹力的方向 【练1】判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向 【练2】判断图中带电粒子的电性 关于洛伦兹力的说明 1、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。 洛伦兹力永远与速度方向垂直。 2、洛伦兹力对电荷不做功。 3、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 f、B、v方向关系示意图 B v f 当B与v垂直时（粒子带正电） B f v B⊥ B∥ 当B与v不垂直时（粒子带正电） 总结：不管B与v是否垂直，始终有f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v所决定的平面。 洛伦兹力的大小 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。 理论基础 洛伦兹力的大小 公式推导 L S n: 单位体积内的 电荷数 S: 导体截面积 v: 电荷运动速度 q: 电荷的电量 1、在长为L的体积内的电荷数N=___________ 这些电荷的总电量Q=___________ 完全通过截面积S的时间t=___________ 2、通过导线的电流强度I=___________ 长度为L的导线所受的安培力F=___________________ 3、电量为q、速度为v的电荷在垂直磁场(磁感应强度为B)的方向中运动时，受到的洛仑兹力f=_______ nLS nLSq L/v Q/t = nqSv BIL=B·nqSv·L = Nf qvB ( v∥B ) f = 0 ( ) 洛伦兹力的大小 【想一想】若此运动电荷进入磁场时，v既不垂直也不平行于B，该电荷受到的洛伦兹力多大? f=qvBsinθ（θ为v与B的夹角） 洛伦兹力的大小 【练3】(单)下列说法正确的是 A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力 B．运动电荷在某处不受洛仑兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛仑兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度 D．洛仑兹力对带电粒子不做功 D 洛伦兹力的大小 【练4】(单)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则 A．此空间一定不存在磁场 B．此空间一定不存在电场 C．此空间可能只有匀强磁场，方向与电子速度垂直 D．此空间可能有相互正交的匀强磁场和匀强电场,它们的方向与电子速度垂直 D 洛伦兹力的大小 【练5】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动。求：带电粒子的电性及磁场的磁感应强度。 正电 B=mg/qv 洛伦兹力的大小 【练6】如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的、长为L的摆线，拉一质量为m，带有+q电量的摆球，试求摆球通过最低点位置时对绳的拉力。 解:摆球在A→B过程中由动能定理得, 在最低点时: 根据牛顿第三定律得…大小为…,方向为… 思考 为什么南北极附近的高空才会有极光？ 从太阳或其他星体放射的宇宙射线中含有高能带电粒子，若这些粒子到达地球，将对地球上的生命带来危害．如图所示为地磁场的分布图，关于