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1、高中物理3-1,3.5 细谈洛伦兹力,美丽的极光,知识回顾：,磁场对电流的作用安培力 判断下列图中安培力的方向，及大小。,I,B,若导线的电流为I、磁场强度为B，导线长度L，则所受的安培力为多少？,知识回顾：,磁场对处于磁场中的电流有力的作用 电流是怎样产生的呢？,电荷的定向移动产生电流,电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。,实验验证,用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用P95演示,实验观察到的现象： 1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲 2、当磁场的方向发生变化时，电子
2、流的弯曲方向也发生了改变 结论：磁场对运动电荷有力的作用,运动电荷在磁场中所受的力洛伦兹力,洛伦兹（18531928）,洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。,理论推导:,安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。,安培力方向用左手定则判定,猜想：,洛伦兹力的方向可以用左手定则判定,洛伦兹力的方向左手定则,1、伸开左手，使大拇指和其余四 指垂直且处于同一平面内，把手放 入磁场中，让磁感线穿
3、过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向,2、若四指指向负电荷运动的反方 向，那么大拇指所指的方向就是负 电荷所受洛伦兹力的方向,F,课堂练习: 判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.,F垂直纸面向里,F垂直纸面向外,zxxk,zxxk,1、洛伦兹力的方向：,F洛B,F洛v,F洛vB平面,2、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。,（1）通电导线中的电流 （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位
4、体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求,3、洛伦兹力大小的推导,【探究】,电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为,(v垂直B）,问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢?,为B和v 之间的夹角,三、洛伦兹力大小,电荷在电场中一定要受到电场力的作用,运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用,电场力F=qE,洛伦兹力F=qvB,电场力方向与电场方向平行,洛伦兹力方向与磁场方向垂直,电场力对运动的电荷不一定做功,洛伦兹力对运动的电荷
5、一定不做功,思考与讨论,你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？,1、大小的不同：,2、方向的不同：,3、作用关系的不同：,4、做功的不同：,应用：电视显像管的工作原理,电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等,主要构造:,【思考与讨论】,1若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？,2若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？,3若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点移动，偏转磁场应该怎样变化？,电视显像管的工作原理,zxxk,原理：,电视显像管的工作原理,电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通
6、过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。,从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带来危害，图为地磁场的分布图，地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强？,地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极地区最弱,四、应用：,1、地磁场对宇宙射线的阻挡作用：,思考：你能解释为什么极光只在两极出现吗？,1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向, ,V,垂直纸面向外,垂直纸面向里,FL=0,FL=0,课堂练习:,5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（ ） A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断,B,课堂练习,运动电荷在匀强磁场中的运动,知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中，则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子速度大小。 思考在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动，并说明你的理由。,观察到的现象：,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 问题： 1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？ 2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有关？ 3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有关？,
