磁場對運動電荷的作用力課件-高二下學期物理人教版選擇性

第一章安培力與洛倫茲力1.2磁場對運動電荷的作用力復習回顧方向:安培力:1、磁場對通電導線的作用力大小:左手定則思考：通電導線中的電流是怎樣形成的呢?猜想：那么磁場是否對運動電荷也有作用力呢?思考：安培力是由于導線還是電流的存在而存在的？實驗現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。結(jié)論：磁場對運動電荷有作用力.——洛倫茲力一、洛倫茲力運動電荷在磁場中受到的作用力（磁場對運動電荷的作用力

）一、洛倫茲力的定義安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)思考：安培力和洛倫茲力有何區(qū)別與聯(lián)系？如何由宏觀理解向微觀呢？+IF-IF1.判定安培力方向，2.若“剝掉”導線，受力對象變換成誰？3.左手定則判斷運動電荷受到的洛倫茲力時四指代表什么？vv

若有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。[推導]這段導體所受的安培力：I的微觀表達式：這段導體中含有的自由電荷數(shù)：每個自由電荷所受的洛倫茲力大小

：F=BILI=nqsvN=nLs洛倫茲力的大小1、洛倫茲力的計算公式當電荷運動的方向與磁場方向垂直時（v⊥B）：F洛＝qvB.上式中各量的單位：

F洛為N，q為C，v為m/s，B為TF安與F洛本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力問題：若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？

為B和v之間的夾角vBllB┴vvv11┴（1）洛倫茲力與安培力的關(guān)系①安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì).②洛倫茲力對電荷不做功，但安培力卻可以對導體做功.2、重點解析③大小關(guān)系：F安＝NF洛（N是導體中運動的電荷數(shù)）④方向關(guān)系：F安與F洛方向相同⑤F安與F洛本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力（2）洛倫茲力的大?。篎＝qvBsinθ，θ為電荷運動的方向與磁感應(yīng)強度方向的夾角.①當θ＝90°時，v⊥B，sinθ＝1，F(xiàn)＝qvB，即運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大.②當v∥B時，θ＝0°，sinθ＝0，F(xiàn)＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力.③當電荷靜止于磁場中時（v=0）:F洛＝0(即靜止電荷不受洛倫茲力)例2、當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則（）A．帶電粒子速度大小改變；B．帶電粒子速度方向改變；C．帶電粒子速度大小不變；D．帶電粒子速度方向不變。CD1、主要構(gòu)造:電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏組成顯像管應(yīng)用：電視顯像管電子束的磁偏轉(zhuǎn)【思考與討論】（1）要使電子打在A點,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?（2）要使電子打在B點,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?垂直紙面向外垂直紙面向里（3）要使電子從A點向B點逐漸移動,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大.2．原理：(1)電子槍發(fā)射電子．(2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)．(3)熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光．3．在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點從上向下、從左向右不斷移動．在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點就像如圖所示那樣不斷移動，這在電視技術(shù)中叫做掃描。電子束在熒光屏上掃描一行之后，迅速返回（虛線），再做下一行掃描，直到熒光屏的下端,叫做一場，電視機中每秒要進行50場掃描，由于人的“視覺暫留”，我們感到整個熒光屏都在發(fā)光．4、電視顯像管的工作原理如果電視機熒光屏上沒有圖像，只有一條水平亮線，故障可能出現(xiàn)在哪里？問題與練習熒光屏上只有一條水平的亮線，說明電子束在豎直方向的運動停止了。故障可能是，在顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)產(chǎn)生方向的磁場的線圈上沒有電流通過。說明：應(yīng)該注意的是，水平方向的磁場使電子束產(chǎn)生豎直方向的分速度，而豎直方向的磁場使電子束產(chǎn)生水平方向的分速度。宇宙射線

從太陽或其他星體上，時刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線。這些高能粒子流若都到達地球，將對地球上的生物帶來危害。但由于地球周圍存在磁場，在洛倫茲力的作用下，改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向，從而對宇宙射線起了一定的阻擋作用。人類首次拍到南北極光“同放光彩”奇景++以正電荷為例在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風”。這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍等色的極光特征色彩，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，稱之為北極光。液晶電視沒有顯像管。液晶電視的工作原理是基于液晶面板，而不是使用顯像管技術(shù)。液晶面板通過控制光線的通過來顯示圖像，而顯像管則是通過電子束轟擊屏幕上的熒光物質(zhì)來產(chǎn)生圖像的。

洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)學家。1853年7月18日生于阿納姆。1870年入萊頓大學學習數(shù)學、物理學，1875年獲博士學位。25歲起任萊頓大學理論物理學教授，達35年。洛倫茲是經(jīng)典電子論的創(chuàng)立者。他以電子概念為基礎(chǔ)來解釋物質(zhì)的電性質(zhì)，并從電子論推導出運動電荷在磁場中要受到力的作用，即洛倫茲力。

洛倫茲把物體的發(fā)光解釋為原子內(nèi)部電子的振動產(chǎn)生，并預言光源放在磁場中時，原子內(nèi)電子的振動將發(fā)生改變，從而導致光譜線的增寬或分裂。1896年10月，洛倫茲的學生塞曼發(fā)現(xiàn)，在強磁場中鈉光譜的D線有明顯的增寬，即產(chǎn)生塞曼效應(yīng)，證實了洛倫茲的預言。在1902年塞曼和洛倫茲共同獲得諾貝爾物理學獎。洛倫茲于1928年2月4日在哈勒姆逝世。在舉行葬禮那天，荷蘭全國的電訊、電話中止3分鐘，以示哀悼。洛倫茲(Lorentzforce)簡介：2、說明：伸開左手：磁感線——垂直穿入手心四指——大拇指——所受洛倫茲力的方向①指向正電荷的運動方向②指向負電荷運動的反向結(jié)論：洛倫茲力的方向既跟磁場方向垂直F⊥B，又跟電荷的運動方向垂直F⊥v，故洛倫茲力的方向總是垂直于磁感線和運動電荷所在的平面，即：F洛⊥Bv平面vFvF3.洛倫茲力和電場力的比較：比較項目洛倫茲力F電場力F性質(zhì)產(chǎn)生條件大小磁場對在其中運動電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力v≠0且v不與B平行電場中的電荷一定受到電場力作用F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向與場方向的關(guān)系做功情況力F為零時場的情況作用效果一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v正電荷與電場方向相同，負電荷與電場方向相反任何情況下都不做功可能做正功、負功或不做功F為零，B不一定為零F為零，E一定為零只改變電荷運動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向vFvFBvBBBv甲乙丙丁1、試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向.F垂直于紙面向外F垂直于紙面向外２.陰極射線管中電子束由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上出現(xiàn)如圖所示的一條亮線。要使該亮線向z軸正方向偏轉(zhuǎn)，可加上沿()Az軸正方向的磁場By軸負方向的磁場Cx軸正方向的磁場Dy軸正方向的磁場【解析】若加一沿z軸正方向的磁場，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向沿y軸正方向，亮線向y軸正方向偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；若加一沿y軸負方向的磁場，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向沿z軸正方向，亮線向上偏轉(zhuǎn)，故B正確；若加一沿x軸正方向的磁場