1.3 洛伦兹力(共2课时) 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

第一章 磁场 粤教版 选择性必修一 第三节 洛伦兹力 1 知识回顾 2、判断下列图中安培力的方向： F F 方向： 安培力: 1、磁场对通电直导线的作用力 θ为B和I 之间的夹角 大小： 左手定则 四指 穿手心 大拇指 电流 磁感线 安培力 电流与磁场方向垂直 知识回顾 磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？ 磁场可能对运动电荷有力的作用 导体中的电流是由电荷的定向移动产生的:I=nqSv 3、电流是如何形成的？ 【演示实验】 观察阴极射线在磁场中的偏转 如图所示的玻璃管已经抽成真空。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束。长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹。 阴极 阳极 狭缝 荧光板 电子束 阴极射线管的原理： 从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，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。 4 实验观察：磁场对运动电荷的作用力 实验观察：磁场对运动电荷的作用力 当没有外磁场时，阴极射线管中的电子束沿直线前进； 当磁场方向与电子束前进方向垂直时，电子束运动径迹发生了弯曲，表明磁场对电子束产生了作用力。 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 实验现象： 实验结论： 1、磁场对运动电荷有力的作用 2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力 1895年，荷兰物理学家洛伦兹公布了磁场对运动电荷的作用力的公式。为了纪念他，人们将磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。 一、认识洛伦兹力 安培力 洛伦兹力 磁场对电流的作用 磁场对运动电荷的作用 因 果 微观原因 宏观表现 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 1、定义 2、洛伦兹力与安培力的关系 二、洛伦兹力的方向 实验结论： 2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 二、洛伦兹力的方向 向上偏转 向下偏转 二、洛伦兹力的方向 当运动电荷的速度方向与磁场平行时，运动电荷不受洛伦兹力；当运动电荷的速度方向与磁场垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力，其方向即与磁场方向垂直，又与速度方向垂直。 进一步实验表明，电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向有关。 类比安培力方向的判断方向，洛伦兹力方向也可以运用左手定则进行判断。 二、洛伦兹力的方向 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。 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指—— 大拇指——所受洛伦兹力的方向 ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 v F v F 二、洛伦兹力的方向 左手定则： V v1 v2 V B B F + F 洛伦兹力F 与v、B三者之间的方向关系 + 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 洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。 × × × × × × × × × + × × × × × × × × × v v + v v v + v FL + v 垂直纸面向外 垂直纸面向里 + v FL FL FL FL=0 FL=0 例：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 例1：试判断下图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的运动方向。 f v v v f 垂直纸面向外 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 【解析】根据左手定则可知，①是带正电的粒子，A正确；②是不带电的粒子，B错误；根据左手定则可知，③是带负电的粒子，C、D错误。故选A。 A 三、洛伦兹力的大小 安培力是洛伦兹力的宏观表现 通电导线处于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线中电流方向与磁场方向垂直。若只考虑其中一段长度为L的导线，设该段导线内定向移动的电荷数为N，导线所受安培力为F，每个电荷所受洛伦兹力为 f 如何利用安培力表达式推导洛伦兹力表达式呢？ 洛伦兹力表达式的推导 其中Q为时间t内经过导线横截面积S的电量 根据安培力表达式，有 根据电流公式，有 设自由电荷定向移动的速度为v，每个电荷所带电量为q，则 导线中每个定向移动的电荷所受洛伦兹力