學(xué)滬科版選修31 5.5 探究洛倫茲力 課件（1）（23張）.ppt

探究洛倫茲力 一個絢麗而有趣的自然現(xiàn)象 極光 為什么會產(chǎn)生極光 科學(xué)研究表明 由于地磁場俘獲帶電粒子而出現(xiàn)的現(xiàn)象 外層空間射入地磁場中的帶電粒子在地磁場力的作用下被 俘獲 后 向南北兩極 沉降 它們在兩極上空與空氣分子發(fā)生碰撞后產(chǎn)生輻射從而形成極光 磁場對運(yùn)動電荷的作用力 叫做洛倫茲力 洛倫茲力 荷蘭物理學(xué)家洛倫茲 lorentz 1853 1928 荷蘭物理學(xué)家 他是電子論的創(chuàng)始人 相對論中洛倫茲變換的建立者 并因在原子物理中的重要貢獻(xiàn) 塞曼效應(yīng) 獲得第二屆 1902年 諾貝爾物理學(xué)獎 一 洛倫茲力的方向 實(shí)驗(yàn) 探究洛倫茲力的方向 觀察現(xiàn)象 思考討論課本上的問題 洛倫茲力的方向判斷符合左手定則 伸開左手 使大拇指跟其余四指垂直 且處于同一平面內(nèi) 把手放入磁場中 磁感線垂直穿過手心 四指指向正電荷運(yùn)動的方向 那么 拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 若是負(fù)電荷運(yùn)動的方向 那么四指應(yīng)指向其反方向 洛侖茲力f一定和b v決定的平面垂直 洛侖茲力只改變速度的方向而不改變其大小 洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功 洛侖茲力的特點(diǎn) 二 洛倫茲力的大小 分析論證 探究洛倫茲力的大小 理論基礎(chǔ) 磁場對電流有安培力的作用 而電流是由電荷定向運(yùn)動形成的 所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運(yùn)動電荷的作用力的宏觀表現(xiàn) 即 1 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì) 雖不等價(jià)但本質(zhì)相同 f i 分析認(rèn)證 1 在長l的體積內(nèi)的電荷數(shù)為n 這些電荷完全通過截面積s的時(shí)間t n 單位體積內(nèi)的電荷數(shù)s 導(dǎo)體截面積v 電荷運(yùn)動速度q 電荷的電量 l s 2 通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度i 長度為l的導(dǎo)線所受的安培力f 3 電量為q 速度為v在垂直磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 中運(yùn)動受到的洛侖茲力f lsn l v nqsv bvqlsn bvq 把安培力看作是大量運(yùn)動電荷所受洛侖茲力的合力 結(jié)論 若v b f bvq 若v b f 0 若v與b有夾角 f bvqsin 例1 質(zhì)量為m 帶電量為q的帶電粒子 以速率v垂直進(jìn)入如圖所示的勻強(qiáng)磁場中 恰好做勻速直線運(yùn)動 求 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度及帶電粒子的電性 解 帶電粒子所受重力的方向豎直向下 洛倫茲力一定是豎直向上 大小等于重力 這樣才能使帶電粒子做勻速直線運(yùn)動 所以其帶正電 所受洛倫茲力大小為 例2 已知一質(zhì)子以5 107m s的速度沿上圖所示方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度b 2t的勻強(qiáng)磁場中 質(zhì)子受的洛倫茲力為多大 解 f qvbcos30 1 3 10 11n 二 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 由左手定則可知 當(dāng)質(zhì)量為m 帶電量為q的帶電粒子 以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中時(shí) 受到的洛倫茲力與其運(yùn)動方向始終垂直 試分析討論其在勻強(qiáng)磁場中如何運(yùn)動 洛倫茲力演示儀 問題一 上述帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中作圓周運(yùn)動時(shí)向心力由誰提供 問題二 上述帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中作圓周運(yùn)動時(shí)的軌道半徑如何表示 問題三 上述帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中作圓周運(yùn)動時(shí)的運(yùn)動周期如何表示 問題一 上述帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中作圓周運(yùn)動時(shí)向心力由誰提供 問題二 上述帶電粒子