安培力與洛倫茲力對(duì)比（課堂PPT）

1、1歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)、老師歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)、老師光臨指導(dǎo)！光臨指導(dǎo)！歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)、老師歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)、老師光臨指導(dǎo)！光臨指導(dǎo)！虞城縣第一高級(jí)中學(xué)虞城縣第一高級(jí)中學(xué) 祝平原祝平原2復(fù)習(xí)回憶復(fù)習(xí)回憶1、電流在磁場(chǎng)中受安培力大小的公式如何？、電流在磁場(chǎng)中受安培力大小的公式如何？ 公式適用的條件是什么？公式適用的條件是什么？2、安培力的方向如何？應(yīng)如何判斷？、安培力的方向如何？應(yīng)如何判斷？安培力大?。喊才嗔Υ笮。篎 = BIL適用條件：電流方向和磁場(chǎng)方適用條件：電流方向和磁場(chǎng)方向垂直。向垂直。安培力的方向與磁場(chǎng)方向安培力的方向與磁場(chǎng)方向垂垂直，與電流方向垂直；應(yīng)用直，與電流方向垂直；應(yīng)用左左手定則判斷。手定則判斷

2、。sinBILF 3電流是電荷的定向移動(dòng)形成的，磁電流是電荷的定向移動(dòng)形成的，磁場(chǎng)對(duì)電流能產(chǎn)生力的作用，場(chǎng)對(duì)電流能產(chǎn)生力的作用，那么，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否也同那么，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否也同樣受到力的作用呢？樣受到力的作用呢？問(wèn)題4課題：課題：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力課件教師：祝平原課件教師：祝平原5陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極狹縫狹縫熒光屏熒光屏電子束電子束洛倫茲力洛倫茲力6NS7SN8實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1).在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí),電子沿電子沿 直線前進(jìn)直線前進(jìn),表明運(yùn)動(dòng)的電荷沒(méi)有表明運(yùn)動(dòng)的電荷沒(méi)有受到力的作用受到力的作用. (2).當(dāng)有外磁場(chǎng)時(shí)當(dāng)有外磁場(chǎng)時(shí),電子束運(yùn)電子束運(yùn)

3、動(dòng)的軌跡發(fā)生彎曲動(dòng)的軌跡發(fā)生彎曲,表明表明運(yùn)動(dòng)電運(yùn)動(dòng)電荷受到磁場(chǎng)的作用力荷受到磁場(chǎng)的作用力.9洛倫茲力洛倫茲力1.洛倫茲力定義：磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。洛倫茲力定義：磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。2.驗(yàn)證：驗(yàn)證：10精密實(shí)驗(yàn)結(jié)論精密實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力的作用、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力的作用“洛倫洛倫 茲力茲力”。（注：。（注：VB 時(shí)運(yùn)動(dòng)電荷不受力時(shí)運(yùn)動(dòng)電荷不受力）2、所受洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直，與、所受洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直，與 運(yùn)動(dòng)方向也垂直；且遵守運(yùn)動(dòng)方向也垂直；且遵守“左手定則左手定則” “平伸左手，拇四垂直，磁感線垂直穿入平伸左手，拇四垂直，磁感線垂直穿入 手心，讓四指指向手心

4、，讓四指指向正正電荷運(yùn)動(dòng)方向，拇指電荷運(yùn)動(dòng)方向，拇指 所指為洛倫茲力的方向。所指為洛倫茲力的方向。”3、由以上內(nèi)容可以看出安培力和洛倫茲力、由以上內(nèi)容可以看出安培力和洛倫茲力 的關(guān)系的關(guān)系安培力是洛倫力的宏觀表安培力是洛倫力的宏觀表 現(xiàn)；現(xiàn)； 或者說(shuō)：安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛或者說(shuō)：安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛 倫茲力的合力。倫茲力的合力。11鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1、請(qǐng)標(biāo)出下列各圖中帶電粒子的洛倫茲力方向 VB+q VBqVBqBVq A B C DFF不受力垂直紙面向外 BVB方向向上或向下2、請(qǐng)標(biāo)出下列各圖中粒子所處的磁場(chǎng)方向或粒子的電性或粒子運(yùn)動(dòng)方向。qFVFF q BB qV A B

5、C D不受力Vq12洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。涸O(shè)有一段長(zhǎng)為設(shè)有一段長(zhǎng)為 L ，截面積為，截面積為 S 的導(dǎo)體，通以電流強(qiáng)度為的導(dǎo)體，通以電流強(qiáng)度為I 的電流放入磁場(chǎng)中，導(dǎo)體與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，磁的電流放入磁場(chǎng)中，導(dǎo)體與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，磁感強(qiáng)度為感強(qiáng)度為 B ，導(dǎo)體單位體積內(nèi)有，導(dǎo)體單位體積內(nèi)有 n 個(gè)自由電荷，電量為個(gè)自由電荷，電量為 q ，定向移動(dòng)速率為，定向移動(dòng)速率為 V 。導(dǎo)體所受的安培力為：導(dǎo)體所受的安培力為： F安安 = B I L 導(dǎo)體中的電流有：導(dǎo)體中的電流有： I = nqVS安培力與每一個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力的關(guān)系：安培力與每一個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力的關(guān)系： F安安

6、= LSnF洛洛對(duì)上面三式進(jìn)行處理得：對(duì)上面三式進(jìn)行處理得： F洛洛 = BVq結(jié)論：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)所受 的洛倫茲力大小與磁感強(qiáng)度、電荷速度 、電荷電量均成正比。13根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析思考并論述：根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析思考并論述： 1、洛倫茲力在電荷運(yùn)動(dòng)中的做功情況？、洛倫茲力在電荷運(yùn)動(dòng)中的做功情況？ 2、洛倫茲力在帶電物體運(yùn)動(dòng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影、洛倫茲力在帶電物體運(yùn)動(dòng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影 響如何？響如何？ 洛倫茲力由于總與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛洛倫茲力由于總與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛 倫茲力不做功。倫茲力不做功。這一點(diǎn)與安培力不同，請(qǐng)同學(xué)這一點(diǎn)與安培力不同，請(qǐng)同學(xué) 們理解、牢記。

7、們理解、牢記。 由于洛倫茲力不做功，所以在帶電物體的運(yùn)動(dòng)由于洛倫茲力不做功，所以在帶電物體的運(yùn)動(dòng) 中，洛倫茲力不影響物體的速率，只改變物體中，洛倫茲力不影響物體的速率，只改變物體 運(yùn)動(dòng)的方向。運(yùn)動(dòng)的方向。14知識(shí)梳理：知識(shí)梳理：1 1、運(yùn)動(dòng)電荷在速度與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)受磁場(chǎng)的、運(yùn)動(dòng)電荷在速度與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)受磁場(chǎng)的 作用力作用力洛倫茲力洛倫茲力F F2 2、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力是形成電流的、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力是形成電流的 運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀宏觀表現(xiàn)。表現(xiàn)。3 3、洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向，垂直于運(yùn)動(dòng)、洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向，垂直于運(yùn)動(dòng)

8、 方向，遵守方向，遵守左手左手定則。（洛倫茲定則。（洛倫茲力力不做功）不做功）4 4、洛倫茲力的大?。骸⒙鍌惼澚Φ拇笮。?F = BVqF = BVq 5 5、洛倫茲力的大小和方向都與磁場(chǎng)的、洛倫茲力的大小和方向都與磁場(chǎng)的B B及運(yùn)動(dòng)速及運(yùn)動(dòng)速 度度V V有有瞬時(shí)瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)應(yīng)關(guān)系。15思考與討論思考與討論1 1、如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)、如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí), ,初速初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直度方向與磁場(chǎng)方向垂直, ,粒子僅在洛倫粒子僅在洛倫茲力的作用下將作什么運(yùn)動(dòng)茲力的作用下將作什么運(yùn)動(dòng)? ?+qv-qv1617一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2、沿著

9、與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒、沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供做向心力，只改變速度的方向，不改力提供做向心力，只改變速度的方向，不改變速度的大小。變速度的大小。1、帶電微觀粒子的質(zhì)量很小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、帶電微觀粒子的質(zhì)量很小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到洛倫茲力遠(yuǎn)大于它的重力，因此可以把受到洛倫茲力遠(yuǎn)大于它的重力，因此可以把重力忽略不計(jì)，認(rèn)為只受洛倫茲力作用。重力忽略不計(jì)，認(rèn)為只受洛倫茲力作用。182、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑mvRqB3、圓周運(yùn)動(dòng)的周期、圓周運(yùn)動(dòng)的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv19例

10、題分析：例題分析：1、如圖所示，場(chǎng)強(qiáng)為、如圖所示，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為B的勻的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)相互正交，一個(gè)質(zhì)子以速度強(qiáng)磁場(chǎng)相互正交，一個(gè)質(zhì)子以速度V0并跟并跟E、B都垂都垂 直的方向從直的方向從A點(diǎn)射入，質(zhì)子質(zhì)量為點(diǎn)射入，質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為，電量為e，當(dāng)，當(dāng) 質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，偏離射入方向的距離為點(diǎn)時(shí)，偏離射入方向的距離為d，則質(zhì)，則質(zhì) 子在子在C點(diǎn)的速率為多大點(diǎn)的速率為多大 EBACd？202、質(zhì)量為、質(zhì)量為m電量為電量為q的小物塊放在斜面上，斜面傾角為的小物塊放在斜面上，斜面傾角為，物塊與斜面間摩擦系數(shù)為物塊與斜面間摩擦系數(shù)為 ，設(shè)整個(gè)斜面置于磁感應(yīng)

11、強(qiáng)度為，設(shè)整個(gè)斜面置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，斜面足夠長(zhǎng)，物塊向下滑動(dòng)能達(dá)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，斜面足夠長(zhǎng)，物塊向下滑動(dòng)能達(dá)到的最大速度是多少到的最大速度是多少 GNFf例題分析：例題分析：？21課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1、在一個(gè)長(zhǎng)直螺線管中能入方向周期性變化的電流，然、在一個(gè)長(zhǎng)直螺線管中能入方向周期性變化的電流，然 后沿螺線管中心軸線射入一個(gè)電子，電子在管內(nèi)所作后沿螺線管中心軸線射入一個(gè)電子，電子在管內(nèi)所作 的運(yùn)動(dòng)將是的運(yùn)動(dòng)將是 （ ） A、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng) B、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng) C、往復(fù)運(yùn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng) D、螺旋運(yùn)動(dòng)、螺旋運(yùn)動(dòng)2、從東向西運(yùn)動(dòng)的電子，由于受到地

12、球磁場(chǎng)的作用，將、從東向西運(yùn)動(dòng)的電子，由于受到地球磁場(chǎng)的作用，將 會(huì)偏向會(huì)偏向 （ ） A、南方、南方 B、北方、北方 C、上方、上方 D、下方、下方3、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，實(shí)質(zhì)上是磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線中、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，實(shí)質(zhì)上是磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線中 作用力的宏觀表現(xiàn)。所以，洛倫茲力是作用力的宏觀表現(xiàn)。所以，洛倫茲力是 對(duì)對(duì) 的作用力。的作用力。 AC 運(yùn)運(yùn)動(dòng)電荷動(dòng)電荷磁場(chǎng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷 224、（、（1992年高考題）如圖中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電年高考題）如圖中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電 場(chǎng)強(qiáng)度為場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 已知從左側(cè)水平

13、射入的電子，穿過(guò)這一區(qū)域未發(fā)生已知從左側(cè)水平射入的電子，穿過(guò)這一區(qū)域未發(fā)生 偏轉(zhuǎn)。設(shè)電子重力不計(jì)，則這個(gè)區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)。設(shè)電子重力不計(jì)，則這個(gè)區(qū)域內(nèi)的E和和B的方的方 向可能是向可能是 （ ） A、E和和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相同都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相同 B、E和和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相反都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相反 C、E豎直向上，豎直向上，B垂直紙面向外垂直紙面向外 D、E豎直向上，豎直向上，B垂直紙面向里垂直紙面向里vEBAB課堂練習(xí)23 作業(yè)；作業(yè)； 1、整理本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容；整理本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容； 2、完成課本上的練習(xí)題。、完成課本上的練習(xí)題。24

14、解：處理物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，要從受力分析入手，質(zhì)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受兩個(gè)力作用，電場(chǎng)力和洛倫茲力，由力的性質(zhì)知，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡非常復(fù)雜，所以只能用動(dòng)能定理解。洛倫茲力不做功，所以吸電場(chǎng)力做功。由動(dòng)能定理得：eEd=mVt2/2mV02/2解得：2eEdmV02 mVt=25物塊開(kāi)始下滑時(shí)速度不斷增大，由物塊開(kāi)始下滑時(shí)速度不斷增大，由 F = qvB可知，可知，F(xiàn)增大，而摩擦力增大，而摩擦力f = f = （mgcos +Fmgcos +F）也增大，故合力也增大，故合力F F合合 = mgsin= mgsinf f 在不斷減小。在不斷減小。分析解答：分析解答：物塊下滑時(shí)的受力情況如圖所示。物塊下滑時(shí)的受力情況如圖所示。當(dāng)當(dāng)F合合= 0時(shí)，加速度時(shí)，加速度a = 0，物塊速度達(dá)到最大，物塊速度達(dá)到最大，此后物塊便作勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以速度達(dá)到最此后物塊便作勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以速度達(dá)到最大的條件是大的條件是F合合 = 0 即有即有： mgsinmgsin（mgcosmgcosF F）= 0= 0 又有：又有： F Fm m = qV = qVm mB B聯(lián)解得：聯(lián)解得： V Vm m = mg = m