1.3洛伦兹力 课件(共20张PPT) 高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册

(共20张PPT)
by甘腾胜@20230112
新粤教版(2019)高中物理选择性必修第二册 第一章
1.3 洛伦兹力
新课引入
极光（Aurora），是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
复习回顾
安培力-磁场对通电导线的作用力
1、安培力的方向——左手定则
左手定则：
磁感线垂直手心
四指指向电流方向
拇指所指是安培力方向
2、安培力的大小（B⊥I）
复习回顾
安培力-磁场对通电导线的作用力
3、电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的。
电流方向
正电荷定向移动的方向
负电荷定向移动的反方向
4、磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？
这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
洛伦兹力
--磁场对运动电荷的作用力
H.A.Lorentz
（1853-1928）
荷兰物理学家
磁场方向 实验现象
不加磁场时
N极靠外时
N极靠里时
电子沿直线运动
电子向下偏转
电子向上偏转
实验演示
阴极射线管--(电子从阴极射出)
实验表明：阴极射线管(电子射线管)中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力。
洛伦兹力的方向
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，那么四指应指向其运动方向的反方向。
洛伦兹力的方向
【练1】判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向
【练2】判断图中带电粒子的电性
关于洛伦兹力的说明
1、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
洛伦兹力永远与速度方向垂直。
2、洛伦兹力对电荷不做功。
3、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
f、B、v方向关系示意图
B
v
f
当B与v垂直时（粒子带正电）
B
f
v
B⊥
B∥
当B与v不垂直时（粒子带正电）
总结：不管B与v是否垂直，始终有f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v所决定的平面。
洛伦兹力的大小
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。
理论基础
洛伦兹力的大小
公式推导
L
S
n: 单位体积内的
电荷数
S: 导体截面积
v: 电荷运动速度
q: 电荷的电量
1、在长为L的体积内的电荷数N=___________
这些电荷的总电量Q=___________
完全通过截面积S的时间t=___________
2、通过导线的电流强度I=___________
长度为L的导线所受的安培力F=___________________
3、电量为q、速度为v的电荷在垂直磁场(磁感应强度为B)的方向中运动时，受到的洛仑兹力f=_______
nLS
nLSq
L/v
Q/t = nqSv
BIL=B·nqSv·L = Nf
qvB
( v∥B )
f = 0
( )
洛伦兹力的大小
【想一想】若此运动电荷进入磁场时，v既不垂直也不平行于B，该电荷受到的洛伦兹力多大
f=qvBsinθ（θ为v与B的夹角）
洛伦兹力的大小
【练3】(单)下列说法正确的是
A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力
B．运动电荷在某处不受洛仑兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C．洛仑兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度
D．洛仑兹力对带电粒子不做功
D
洛伦兹力的大小
【练4】(单)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间一定不存在电场
C．此空间可能只有匀强磁场，方向与电子速度垂直
D．此空间可能有相互正交的匀强磁场和匀强电场,它们的方向与电子速度垂直
D
洛伦兹力的大小
【练5】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动。求：带电粒子的电性及磁场的磁感应强度。
正电
B=mg/qv
洛伦兹力的大小
【练6】如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的、长为L的摆线，拉一质量为m，带有+q电量的摆球，试求摆球通过最低点位置时对绳的拉力。
解:摆球在A→B过程中由动能定理得,
在最低点时:
根据牛顿第三定律得…大小为…,方向为…
思考
为什么南北极附近的高空才会有极光？
从太阳或其他星体放射的宇宙射线中含有高能带电粒子，若这些粒子到达地球，将对地球上的生命带来危害．如图所示为地磁场的分布图，关于地磁场对宇宙射线的阻挡作用，下列说法正确的是
A．地磁场对垂直射向地面的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强
B．地磁场对垂直射向地面的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强
C．地磁场对垂直射向地面的宇宙射线的阻挡作用各处相同
D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用
B
课堂小结
一、洛伦兹力
1、定义: 磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。
2、方向: 左手定则
（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。
3、洛伦兹力的大小:
（1）当v平行于B时：f=0
（2）当v垂直于B时：f=qvB
【作业】
1、如图，一个质量m=0.1g的小滑板，带有q=5×10–4C的电荷放置在倾斜角α=30°的光滑斜面(绝缘)上，斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面。求:
(1) 小滑块带何种电荷
(2) 小滑块离开斜面的瞬时速度多大
(3) 该斜面长度至少多长
B
α
mg
(1)负电
(2)m/s
(3)1.2m