1、 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束第第5 5節節 磁場對磁場對運動電荷運動電荷的作用力的作用力美麗的極光只出現在地球的兩極美麗的極光只出現在地球的兩極 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束一、回顧復習：一、回顧復習：1 1、安培力的定義：、安培力的定義： 方向的判斷：方向的判斷： 大小的計算：大小的計算：左手定則左手定則FBIL2、電流是如何形成的？、電流是如何形成的？電流是由電荷的定向移動形成的電流是由電荷的定向移動形成的3 3、由上述的兩個問題你可以想到什么？、由上述的兩個問題你可以想到什么

2、？磁場對通電導線（電流）的作用力磁場對通電導線（電流）的作用力n n：單位體積內的電荷數：單位體積內的電荷數S S：導體截面積：導體截面積v v：電荷運動速度：電荷運動速度q q: : 電荷的電量電荷的電量（1）定義式 I=q/t（2電流的微觀解釋式：nqsvI 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束二、洛侖茲力和安培力的關系二、洛侖茲力和安培力的關系FI Iv vv vv vv vv vv vv vfffffff 作用于通電導線上的作用于通電導線上的安培力安培力就是作就是作用于運動電荷上的用于運動電荷上的洛侖茲力洛侖茲力的的宏觀表宏觀表現。現。

3、20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束圖圖162 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束運動電荷在磁場中會受到作用力嗎？運動電荷在磁場中會受到作用力嗎？I演示：陰極射線在磁場中的偏轉演示：陰極射線在磁場中的偏轉洛倫茲力：洛倫茲力：磁場對磁場對運動運動電荷的作用力電荷的作用力 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束洛倫茲（洛倫茲（1853185319281928） 洛倫茲是荷蘭物洛倫茲是荷蘭物理學家、數學家，理學家、數學家，18531853年年7 7月月181

4、8日生于阿日生于阿納姆。洛倫茲創立了納姆。洛倫茲創立了經典電子論，提出了經典電子論，提出了洛倫茲變換公式，洛倫茲變換公式，19021902年與其學生塞曼年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政的卓著功勛，荷蘭政府決定從府決定從19451945年起，年起，把他的生日定為把他的生日定為“洛洛倫茲節倫茲節”。 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束三、洛侖茲力的方向三、洛侖茲力的方向IBB時時vVBB時時磁感線垂直穿過手心磁感線垂直穿過手心磁感線垂直穿過手心磁感線垂直穿過手心四指四指I的方向

5、的方向大拇指大拇指安培力方向驗證陰極射線偏轉猜想四指四指正電荷運動方向正電荷運動方向 負電荷運動的反方負電荷運動的反方向向大拇指洛侖茲力的方向大拇指洛侖茲力的方向 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束判斷下列粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的判斷下列粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向方向. .FF F垂直紙面向里垂直紙面向里F-qv甲甲-qv丙丙+qv乙乙+qv丁丁F F垂直紙面向外垂直紙面向外思考思考1: F 、B 、V三個量的方向之間滿足什么特點？三個量的方向之間滿足什么特點？ 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一

6、頁 返回返回結束結束f、v（正電荷）與B的方向關系示意BvfBB 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束2.2.洛倫茲力方向的洛倫茲力方向的特點特點： (1)(1)洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向垂直于垂直于v v和和B B二者所決定的平面。二者所決定的平面。（ F F必定垂直于必定垂直于B B、v v，但，但B B不一定垂直于不一定垂直于v v）(2)(2)洛倫茲力洛倫茲力總總是跟運動的電荷的速度方向垂直，是跟運動的電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力只能改變運動電荷的速度所以洛倫茲力只能改變運動電荷的速度 ， 方向方向大小大小而不改變速度的而不改變速度

7、的 思考思考2: 粒子垂直進入磁場會最什么運動？粒子垂直進入磁場會最什么運動？ 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束例題 1、下列說法中正確的是：（）、下列說法中正確的是：（）A磁場方向、電荷運動方向、洛侖茲力方向磁場方向、電荷運動方向、洛侖茲力方向三者總是互相垂直的三者總是互相垂直的B洛侖茲力方向一定既垂直于磁場方向，又洛侖茲力方向一定既垂直于磁場方向，又垂直于電荷運動方向垂直于電荷運動方向C電荷運動方向與磁場方向可能垂直，也可電荷運動方向與磁場方向可能垂直，也可能不垂直，但洛侖茲力方向一定與磁場方向和運能不垂直，但洛侖茲力方向一定與磁場方向和

8、運動方向都垂直動方向都垂直D根據電荷運動方向和洛侖茲力方向，一定根據電荷運動方向和洛侖茲力方向，一定能確定磁場方向能確定磁場方向BCD 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束例題 3、在陰極射線管上方平行放置一根通有、在陰極射線管上方平行放置一根通有強電流的長直導線，其電流方向從右向強電流的長直導線，其電流方向從右向左，如圖，陰極射線將（左，如圖，陰極射線將（ ）A向紙內偏轉向紙內偏轉 B向紙外偏轉向紙外偏轉C向上偏轉向上偏轉 D向下偏轉向下偏轉C 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束二、洛侖茲力的大

9、小二、洛侖茲力的大小問題討論：問題討論：1 1、在長、在長L L的體積內的電荷數為的體積內的電荷數為N=N=_,_,這些電這些電荷完全通過截面積荷完全通過截面積S S的時間的時間t=_,t=_,n n：單位體積內：單位體積內的電荷數的電荷數S S：導體截面積：導體截面積v v：電荷運動速：電荷運動速度度q q: :電荷的電量電荷的電量LS2 2、通過導線的電流強度、通過導線的電流強度I=_I=_長度為長度為L L的的導線所受的導線所受的安培力安培力F=_F=_3 3、電量為、電量為q q, ,速度為速度為v v在垂直磁場在垂直磁場( (磁感應強度為磁感應強度為B B) )中中運動受到的洛侖茲力

10、運動受到的洛侖茲力f=_f=_LSnL/vnqSvBnqSvLqvB原理：原理：安培力安培力可以看作是大量運動電荷可以看作是大量運動電荷所受所受洛侖茲力洛侖茲力的合力的的合力的宏觀表現宏觀表現 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束2.2.若帶電粒子不垂直射入磁場若帶電粒子不垂直射入磁場1.1.洛倫茲力：洛倫茲力：F=qVB F=qVB (V(V B B）sin (FBqvBv 為 與 的夾角）VB B 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束說明：說明：1 1、當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相平行時，

11、、當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相平行時，F=0F=0；2 2、當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相垂直時，、當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相垂直時，F=qF=qvBvB; ;3 3、靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為、靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0 0二、洛侖茲力二、洛侖茲力f f大小的計算大小的計算計算公式：計算公式： sinqvBf 為磁場為磁場B與速度與速度v的夾角的夾角 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束2.2.大小關系：大小關系：F F安安NFNF洛洛（N N是導體中運動的電是導體中運動的電荷數）荷數

12、）3.3.方向關系：方向關系：F F安安與與F F洛正洛正方向相同方向相同4.F4.F安安與與F F洛洛本質都是磁場對運動電荷的作用力本質都是磁場對運動電荷的作用力洛倫茲力與安培力的關系：洛倫茲力與安培力的關系：1.1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現，洛倫茲力是安培力是洛倫茲力的宏觀表現，洛倫茲力是安培力微觀表現。安培力微觀表現。 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力力的概念力的概念產生條件產生條件方向方向大小大小做功情況做功情況磁場磁場對其中的對其中的運動運動電荷電荷的作用的作用電場對放入其中的電場對放入其中的電荷電荷的

13、作用的作用磁場中的磁場中的運動電荷運動電荷，且，且運動方向與磁場方向運動方向與磁場方向不不共線共線電荷將受到洛倫茲電荷將受到洛倫茲力作用力作用電場中的電荷電場中的電荷無論靜止無論靜止還還是沿是沿任意方向運動任意方向運動都要受都要受到電場到電場力力方向由電荷正負、磁方向由電荷正負、磁場方向以及電荷運動方場方向以及電荷運動方向決定，方向之間關系向決定，方向之間關系遵循遵循左手定則左手定則洛倫茲洛倫茲力方向一定力方向一定垂直垂直于磁場于磁場方向及電荷運動方向方向及電荷運動方向fqvBsinFqE一定一定不做功不做功可能做正功，可能做負可能做正功，可能做負功，也可能不做功功，也可能不做功方向由電荷正負

14、、電方向由電荷正負、電場方向決定場方向決定正電荷正電荷受受力方向與電場方向力方向與電場方向一致一致，負電荷負電荷受力方向與電場受力方向與電場方向方向相反相反 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束1 1、帶電量為、帶電量為q的粒子，在勻強磁場中運動，的粒子，在勻強磁場中運動，下面說法正確的是下面說法正確的是（ ）A A只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同相同B B如果把如果把q改為改為q，且速度反向大小不且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變CC只要帶電粒子在磁場

15、中運動，就一定受只要帶電粒子在磁場中運動，就一定受洛倫茲力作用洛倫茲力作用D D帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場的磁帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場的磁感應強度可能大感應強度可能大基礎鞏固基礎鞏固D 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束例題 2、一個電子以速度、一個電子以速度v逆著磁感線方向進入逆著磁感線方向進入一勻強磁場，它在磁場中將做（一勻強磁場，它在磁場中將做（ ）A加速直線運動加速直線運動B減速直線運動減速直線運動C勻速圓周運動勻速圓周運動D勻速直線運動勻速直線運動D 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返

16、回結束結束 從太陽或其他星體上放射出的宇宙射線從太陽或其他星體上放射出的宇宙射線中含有高能帶電粒子，若到達地球，對地球中含有高能帶電粒子，若到達地球，對地球上的生命將帶來危害，圖為地磁場的分布圖，上的生命將帶來危害，圖為地磁場的分布圖，地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道和兩極哪里強？赤道和兩極哪里強？ 地磁場對直射地球的宇地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在宙射線的阻擋作用在赤道附赤道附近最強，兩極地區最弱近最強，兩極地區最弱四、應用：四、應用：1、地磁場對宇宙射線的阻擋作用：、地磁場對宇宙射線的阻擋作用：思考：思考：你能解釋為什么極光你能解釋為

17、什么極光只在兩極出現嗎？只在兩極出現嗎？ 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束思考：若一束質子流垂思考：若一束質子流垂直赤道平面射向地球，直赤道平面射向地球，將偏向哪一方向？將偏向哪一方向？（向東）（向東）美麗的極光只出現在地球的兩極美麗的極光只出現在地球的兩極 在地磁兩極附近在地磁兩極附近 由于磁感線與地面垂直由于磁感線與地面垂直 外層外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內 它們和空氣分子的碰撞產生的輻射就形成了極光它們和空氣分子的碰撞產生的輻射就形成了極光 20222022年年6 6月月1515日

18、日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理主要構造主要構造: :電子槍（陰極）、偏轉線圈、熒光屏等電子槍（陰極）、偏轉線圈、熒光屏等 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束一、洛倫茲力的方向：一、洛倫茲力的方向：左手定則左手定則1. 1.洛倫茲力永遠垂直于洛倫茲力永遠垂直于v v和和B B組成的平面。組成的平面。2. 2.洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。的大小。3. 3.洛倫茲力對電荷不做功洛倫茲力對電荷不做功二、洛倫茲力大小：二、洛倫茲力大小：五、小結：五、

19、小結：V V與與B B成成角：角：sinFBqv090 洛洛時: F 0時: F qvB 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束課堂練習課堂練習:1.D 2.BD 3. 1圖：豎直向上，圖：豎直向上，2圖：垂直紙面向外，圖：垂直紙面向外， 3圖：負電荷，圖：負電荷， 4圖：垂直紙面向里圖：垂直紙面向里 5圖圖 不受力不受力4A 5B.課后練習：課后練習：1.BD 2 A 3.B 4.D 5.BD 6. B 7C 8A 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束 判斷下圖中帶電粒子（電量判斷下圖中帶電粒子（電

20、量q，重力不計）所，重力不計）所受洛倫茲力的大小和方向：受洛倫茲力的大小和方向： - B v + v B 一、運動形式1、勻速直線運動。、勻速直線運動。2、 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束 如果帶電粒子射入勻強磁場時如果帶電粒子射入勻強磁場時, ,初速度方向與磁場方向初速度方向與磁場方向垂直垂直, ,粒子僅在洛倫茲力的作用下將作什么運動粒子僅在洛倫茲力的作用下將作什么運動? ? 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束1、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑mvRqB2、圓周運動的周期、圓周運動的周期2

21、 mTqB2vqvBmR2 RTv思考：周期與速度、半徑什么關系？思考：周期與速度、半徑什么關系？ 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束2若帶電粒子（重力不計）以速度若帶電粒子（重力不計）以速度v垂直進入勻強垂直進入勻強磁場中（磁場中（ vB），僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁場的平面內以入射速度場的平面內以入射速度v做做 運動運動 (1) 洛倫茲力提供向心力：洛倫茲力提供向心力：qvBmv2/r (2)軌道半徑公式：軌道半徑公式：r =mv/qB (3)周期：周期：T ；(周期周期T與速度與速度v、軌道半徑、軌道半徑R無

22、關無關) (4)頻率：頻率：f ； (5)角速度：角速度：勻速圓周勻速圓周 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束帶電粒子在磁場中運動情況研究帶電粒子在磁場中運動情況研究 1、找圓心：方法、找圓心：方法 2、定半徑：、定半徑： 3、確定運動時間：、確定運動時間：Tt2qBmT2注意：用弧度表示用弧度表示幾何法求半徑幾何法求半徑向心力公式求半徑向心力公式求半徑利用利用vR利用弦的中垂線利用弦的中垂線 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束質譜儀質譜儀通過測出粒子圓周運動的半徑，計算粒子通過測出粒子圓周運動

23、的半徑，計算粒子的比荷或質量及分析同位素的儀器的比荷或質量及分析同位素的儀器. 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束練習教材練習教材P102頁第頁第1,2,3 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束6 6帶電粒子在勻強磁場中的運動第課時 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束1、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑mvRqB2、圓周運動的周期、圓周運動的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv思考：周期與速度、半徑什么關系？思考：周期與速度、半徑什么關系？復習回

24、顧復習回顧 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束 練習：如圖所示的正交電場和磁場中，有一粒練習：如圖所示的正交電場和磁場中，有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中，并沿子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中，并沿直線運動直線運動( (不考慮重力作用不考慮重力作用) )，則此粒（，則此粒（ ）A A一定帶正電一定帶正電B B一定帶負電一定帶負電C C可能帶正電或負電，也可能不帶電可能帶正電或負電，也可能不帶電D D一定不帶電一定不帶電 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束 例：如圖所示，質量為例：如圖所

25、示，質量為m m、帶電量為、帶電量為q q的小球，的小球，在傾角為在傾角為的光滑斜面上由靜止開始下滑，勻的光滑斜面上由靜止開始下滑，勻強磁場的磁感應強度為強磁場的磁感應強度為B B，方向垂直紙面向內，方向垂直紙面向內，若帶電小球下滑到某一位置時離開斜面（設斜若帶電小球下滑到某一位置時離開斜面（設斜面足夠長），面足夠長）， 求：（求：（1)1)小球帶何種電荷？小球帶何種電荷？mgqvBmgcos （1 1）小球帶負電）小球帶負電 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束 （2 2）小球離開斜面時的速度為多少？）小球離開斜面時的速度為多少？ （3 3）小

26、球在斜面上滑行的最大位移？）小球在斜面上滑行的最大位移？sin2cossin.021)3(coscos)2(22222BqgmsmgsmvqBmgvmgqvB據動能定理當支持力為零時，有sin2cossin.021)3(coscos)2(22222BqgmsmgsmvqBmgvmgqvB據動能定理當支持力為零時，有 20222022年年6 6月月1515日日下一頁下一頁上一頁上一頁 返回返回結束結束例例1 1、當一帶正電、當一帶正電q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺線沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則則 A A帶電粒子速度大小改變；帶電粒子速度大小改變；B B帶