陕西省安康市石泉县江南高级中学高中物理选修3-1：5.5洛伦兹力 教案+课件 (3份打包)

5.5 探究洛伦兹力 第五章 磁场与回旋加速器 一个有趣的自然现象 在地球的南极和北极常常出现极光 南极光 北极光 如此绚丽多彩的极光是什么原因引起的呢 科学告诉我们：极光的产生与地磁场对来自太空的高速带电粒子的作用有关 外层空间射入地磁场中的带电粒子在地磁场力的作用下被“俘获”后,向南北两极“沉降”,它们在两极上空与空气分子发生碰撞后产生辐射从而形成极光. 学习目标： 1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力. 2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小. 3.知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，并会推导其运动半径公式和周期公式. 电流是由电荷的定向移动形成的； 磁场对通电导体有安培力的作用 。 由此可以推断： 磁场对通电导体的安培力是由作用在运动电荷上的力引起的 1892年，荷兰物理学家洛伦兹就研究了磁场对运动电荷作用力的问题。 为了纪念洛伦兹对物理学的贡献，物理学中将这种力称为洛伦兹力（Lorentz force）。 洛伦兹， ( H．A．Lorentz, 1853～1928) 观察与思考： 1、在没有外加磁场时，电子束的运动径迹是怎样的？ 一、洛伦兹力的方向 观察与思考： 2、将磁铁靠近阴极射线管，电子束的运动径迹有没有变化？怎样变化？ 观察与思考： 3、改变磁场方向，电子束运动径迹又将怎样变化？ 如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响．那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？ 第五章 磁场与回旋加速器 安培力的方向是跟电流和磁场方向垂直的。 I 你能由此推断出洛伦兹力的方向吗？ 洛仑兹力的方向跟电荷运动方向和磁场方向垂直。 判 定 方 法 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． 若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向 ①洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。 ②洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。 ③洛伦兹力永远不做功。 洛仑兹力的特点： 【例题1】判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向 ： f f f 垂直于纸面向里 【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。 V f 垂直于纸面向外 三、洛伦兹力的大小 设:导线内单位体积内的电荷数为n，每个电荷的电量为q，电荷定向运动的速度为v，阴影部分导线内电荷数为N 导线中的电流 所受到的安培力 运动电荷的总数 单个运动电荷所受到的作用力 即 f =qvB 截面A 截面B L I=nqsv F=BIL=BnqsvL N=nsL f=F/N F=BIL 与 f =qvB的关系 【理论描述】 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。 小结： 若v⊥B, f=Bvq，匀速圆周运动 若v∥B, f=0，匀速直线运动 B1 B2 若v与B有夹角θ,f=Bvqsinθ， 螺旋式运动 f=q vB 此公式适用于速度方向与磁场方向垂直的情况 单位：洛伦兹力 f 牛顿 （N） 磁感应强度B 特斯拉 （T） 带电量 q 库仑 （C） 速度 v 米/秒 （m/s） 适用范围 1、当电荷的运动方向与磁场方向平行（v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用，即 f=0 2、洛伦兹力始终垂直于电荷的运动速度（f⊥v） 注 意 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、带电粒子在磁场中的运动 由左手定则可知：当质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入匀强磁场中时，受到的洛伦兹力与其运动方向始终垂直，试分析讨论其在匀强磁场中如何运动？ 研究带电粒子在磁场中的运动 实验探究(洛伦兹力演示仪)---讨论问题： 1当不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？ 当加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？ 2.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？ 3.洛伦兹力对带电粒子做功吗？为什么？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 带电粒子垂直进入匀强磁场中时作匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 小 结 洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中受到的作用力。 通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。 洛伦兹力的方向由左手定则判定 1、正电荷的运动方向与电流方向相同，负电荷运动方向与电流方向相反。 2、洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面 洛伦兹力的大小 1.当电荷运动方向与磁场方向