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课件网) 第 节 2 洛伦兹力 高中物理 选择性必修第二册 第1章 学习目标 1.通过实验认识洛伦兹力。 2.能判断洛伦兹力的方向,会计算它的大小。 3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系,能推导出洛伦兹力的计算公式。 4.掌握带电粒子在匀强磁场中运动的规律,并能解答有关问题。 引入 我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？你知道漂亮的极光是怎么形成的吗？ 极光是来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极，当它们进入极地大于80千米的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，从而释放能量，同时产生光芒，形成围绕磁场的大圆圈，它是一种绚丽多彩的发光现象。 一、磁场对运动电荷的作用 阴极射线管———观察电子束运动轨迹的装置 (1)电子束向下偏转。 (2)两极交换位置,电子束向上偏转,表明电子束受力方向与磁场方向有关。 (1)如图是把阴极射线管放入磁场中的情形,电子束偏转方向是怎样的 (2)将磁铁的N极、S极交换位置,电子束偏转有什么变化,说明了什么 2.安培力与洛伦兹力的关系 导线中电流的方向与磁场方向垂直时，安培力的大小为F=。这种情况下，导线中的电荷定向运动的方向也与磁场方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？ 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观解释 1.洛伦兹力:物理学中,把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。 设导线横截面积为S,单位体积中含有的自由电子数为n,每个自由电子的电荷量为e,定向移动的平均速率为v,垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中,如图所示。 截取一段长度l=vΔt的导线,这段导线中所含的自由电子数为N, 则N=nSl=nSvΔt。 在Δt时间内,通过导线横截面的电荷为Δq=neSvΔt。 通过导线的电流为I==neSv。 这段导线所受到的安培力F=IlB=neSv2BΔt。 每个自由电子所受到的洛伦兹力f==evB。 3、洛伦兹力的大小 之间的夹角 B V B⊥ B∥ 伸出左手,拇指与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面内,让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。负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷所受洛伦兹力的方向相反。 4.洛伦兹力方向的判定———左手定则 F v -q 负电荷受力方向与正电荷受力方向相反 如图所示的装置叫作洛伦兹力演示仪。励磁线圈能够在两个线圈之间产生方向与两个线圈中心连线平行的匀强磁场;玻璃泡内的电子枪(即阴极)发射出阴极射线,使泡内的低压汞蒸气发出辉光,这样就可显示出电子的轨迹。 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何 加上磁场后,电子束的运动轨迹又如何 (2)如果保持出射电子的速度不变,增大磁感应强度,轨迹如何变化 如果保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,轨迹又如何变化 要点提示： (1)直线,圆。(2)轨迹圆半径减小,轨迹圆半径增大。 带电粒子在匀强磁场中的三个运动规律 1.匀速运动:带电粒子(不计重力)以一定的速度平行进入匀强磁场,所受洛伦兹力,粒子做速度为的匀速直线运动。 速度与磁场平行 2.匀速圆周运动: (1)运动条件:带电粒子(不计重力)以一定的速度v垂直进入匀强磁场,所受洛伦兹力的方向总与速度方向垂直,不改变速度的大小,其大小不变,充当向心力的作用。粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动。 速度与洛伦兹力构成的平面 (2)两个公式: 3.螺旋线运动: (1)运动条件:带电粒子(不计重力)以一定的速度斜射入磁场。 (2)处理方法:如图所示,将速度沿着磁场方向和垂直于磁场方 ... ...
