1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

启迪智慧 1.1磁场对运动电荷的作用力 人教版 选择性必修二 第一章 启迪智慧 启迪智慧 物理核心素养目标 1、物理观念：认识洛伦兹力，掌握判断洛伦兹力方向和计算洛伦兹力大小的方法；知道洛伦兹力和安培力之间的关系。 2、科学思维：体会用模型构建和演绎推理的方法推导洛伦兹力公式；知道安培力是洛伦兹力的宏观表现。 3、科学探究：会用 进行洛伦兹力的简单计算；能对显像管中运动电荷所受洛伦兹力的方向进行简单判断。 4、科学态度和责任：了解显像管的工作原理；能解释分析极光产生的原因。 启迪智慧 复习导入 我们知道处在磁场中的导线通电后，会受到磁场对它的安培力作用而发生运动；未通电时导线静止，接下来请同学们思考： 1、磁场究竟对谁产生作用力？是导线还是电流？ 2、电流的本质是什么？运动的电荷是否会受到磁场对它的作用力？ 提出猜想：通电导线在磁场中受到力的作用，本质上是因为 磁场对运动电荷有力的作用。 人们把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。 启迪智慧 洛伦兹力的方向 PART 01 洛伦兹 启迪智慧 PART 01 提出问题：洛伦兹力的方向该如何判断？ 做出假设：洛伦兹力的方向遵循左手定则。 演示实验： 当我们将一个抽成真空的玻璃管的两端电极分别连接到高压电源的正负极时，阴极会产生并发射出电子。这些电子随后在电场的作用下被加速，朝着阳极的方向迅速飞去。 没有磁场时，观察电子束径迹 施加磁场后，观察电子束径迹是否发生变化； 改变磁场方向，观察电子束径迹变化。 启迪智慧 演示实验：电子束在磁场中的偏转 启迪智慧 电子束径迹在磁场作用下的偏转情况如下： PART 01 实验结论：洛伦兹力的方向遵循左手定则 未施加磁场 N级靠近电子束 S级靠近电子束 启迪智慧 左手定则： 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，且四指指向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运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 众多事实表明，磁场中运动电荷所受洛伦兹力的方向遵循左手定则 PART 01 I B F 启迪智慧 I B F B’ F I 启迪智慧 PART 01 例.(左手定则)下列各图中分别标出了匀强磁场中带电粒子的电性以及速度方向、磁场的磁感应强度B，其中红色箭头表示洛伦兹力F的方向,其中正确的是( 　　) 注意×进·出 A E F G H B C D D E H 启迪智慧 洛伦兹力的大小 PART 02 启迪智慧 PART 02 在物理学中，由已知结论推导未知结论的能力是非常重要的。请同学们思考一下： 已知：通电导线所受的安培力实际上是整个导线中所有电子所受的洛伦兹力的叠加。 F=BIL - - - - - - - - F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F安=N·F洛 N=nsvt I=nesv L=vt F洛 =qvB F安 I 安培力 洛伦兹力 启迪智慧 PART 02 当B与v之间既不垂直，也不平行时，我们可以将B进行正交分解，分解成与速度 v 方向垂直的分量 ，以及与速度v方向平行的分量 ， 分别计算两分量对运动电荷的安培力： 其中 对力为0，运动电荷所受洛伦兹力只由 产生。 由此得到最终表达式： 总结：洛伦兹力由四个因素决定，电荷量q的大小，运动速度v，磁感应强度B的大小，以及B与v之间的夹角共同决定。 启迪智慧 PART 02 2.(洛伦兹力的大小） (2020江西联考)如图所示,匀强磁场B垂直于纸面向外，质量为m、电荷量为q的小球在倾角为α的光滑且绝缘的斜面上由静止开始下滑。带电小球下滑的某个时刻对斜面的压力恰好为零。 (1)小球带正电还是负电? (2)该时刻小球下滑的速度为多大? B 启迪智慧 洛伦兹力的实际运用 PART 03 启迪智慧 PART 03 如何让电视机显像管中的电子束打到荧光屏上任意一个点。 洛伦兹力的方向与电子的运动方向垂直时，电子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转，通过调节磁场强弱可以调节电子的偏转程度，从而实现电子击打荧光屏任意位置，这种技术的原理叫电子束磁偏转的原理。 - 显像管 加速电场 启迪智慧 平行板中匀强电场E和磁场B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的带电粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？（微观粒子重力忽略不计） 若qE=qvB 电场力与洛伦兹力二力平衡， 即 若 则洛伦兹力偏大，径迹向上偏 若 则洛伦兹力偏小，径迹向下偏 粒子将以速度v做匀速直线 PART 03 正极 负极 启迪智慧 PART 03 视频：极光 启迪智慧 PART 03 极光的形成是由于太阳