新教材2021-2022學(xué)年高中物理人教版選擇性必修第二冊課件安培力與洛倫茲力

新教材2021-2022學(xué)年高中物理人教版選擇性必修第二冊課件安培力與洛倫茲力目錄contents安培力與洛倫茲力概述磁場對電流作用——安培力磁場對運動電荷作用——洛倫茲力安培力與洛倫茲力在生活中的應(yīng)用實驗探究：測量安培力和洛倫茲力總結(jié)與展望01安培力與洛倫茲力概述通電導(dǎo)線在磁場中受到的力，其方向可用左手定則判斷。安培力是磁場對電流的作用力，屬于電磁相互作用。安培力運動電荷在磁場中受到的力，其方向可用左手定則判斷。洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力，也屬于電磁相互作用。洛倫茲力定義與性質(zhì)安培力公式F=BILsinθ，其中F為安培力，B為磁感應(yīng)強度，I為電流強度，L為導(dǎo)線長度，θ為B與I之間的夾角。安培力的單位是牛頓（N）。洛倫茲力公式F=qvBsinθ，其中F為洛倫茲力，q為電荷量，v為電荷速度，B為磁感應(yīng)強度，θ為v與B之間的夾角。洛倫茲力的單位也是牛頓（N）。公式與單位安培力和洛倫茲力的研究始于19世紀(jì)，隨著電磁學(xué)理論的不斷發(fā)展，人們對這兩種力的認(rèn)識逐漸深入。安培力和洛倫茲力的公式和性質(zhì)在電磁學(xué)教材中得到了詳細(xì)闡述。研究歷史目前，安培力和洛倫茲力的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，不僅在理論方面取得了重要成果，而且在實驗和應(yīng)用方面也取得了顯著進(jìn)展。例如，在粒子加速器、磁約束聚變等領(lǐng)域中，安培力和洛倫茲力的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用。同時，隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，對安培力和洛倫茲力的研究仍在不斷深入。研究現(xiàn)狀研究歷史與現(xiàn)狀02磁場對電流作用——安培力左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。電流方向與磁場方向平行時，通電導(dǎo)線不受安培力作用。電流方向與磁場方向垂直時，通電導(dǎo)線受到的安培力最大。磁場方向與電流方向關(guān)系當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時，F(xiàn)=BILsinθ；當(dāng)磁場和電流垂直時，安培力最大，為F=BIL；當(dāng)磁場和電流平行時，安培力等于零。安培力大小計算

安培力作用下導(dǎo)體運動分析靜止導(dǎo)體棒在安培力作用下可能做加速、勻速、減速運動，需結(jié)合牛頓第二定律、運動學(xué)公式、平衡條件求解。對于動態(tài)導(dǎo)體棒問題，要分析清楚運動過程中安培力的變化情況，運用牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué)公式進(jìn)行求解。對于導(dǎo)體棒在復(fù)合場中運動的問題，要分析清楚各力做功情況，運用動能定理或能量守恒定律進(jìn)行求解。03磁場對運動電荷作用——洛倫茲力根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向垂直于磁場方向和粒子運動方向所構(gòu)成的平面，指向由磁場方向和粒子運動方向共同決定。洛倫茲力大小與粒子所帶電荷量、粒子運動速度以及磁感應(yīng)強度有關(guān)，具體計算公式為F=qvB。運動電荷在磁場中受力分析洛倫茲力大小洛倫茲力方向帶電粒子在磁場中運動時，受到的洛倫茲力f等于電荷量q、速率v、磁感應(yīng)強度B三者的乘積，即f=qvB。公式f=qvB只適用于勻強磁場，且v與B垂直的情況。當(dāng)v與B不垂直時，洛倫茲力的大小是f=qvBsinθ，其中θ是v和B的夾角。由于洛倫茲力的方向垂直于磁場方向和粒子的速度方向所構(gòu)成的平面，所以洛倫茲力只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小，不改變粒子動量的大小。注意問題洛倫茲力大小計算當(dāng)粒子平行于磁場方向進(jìn)入時，不受洛倫茲力作用，做勻速直線運動。當(dāng)粒子垂直于磁場方向進(jìn)入時，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動。當(dāng)粒子與磁場成一定角度進(jìn)入時，粒子的運動軌跡既不是直線也不是圓周，而是螺旋線。此時可以將粒子的速度分解為平行于磁場方向和垂直于磁場方向兩個分量來進(jìn)行分析。洛倫茲力作用下粒子運動軌跡04安培力與洛倫茲力在生活中的應(yīng)用利用安培力產(chǎn)生的強大磁場，將電能轉(zhuǎn)化為彈丸的動能，實現(xiàn)高速射擊。電磁炮原理電磁炮具有速度快、射程遠(yuǎn)、精度高、成本低等優(yōu)點，未來可應(yīng)用于防空、反導(dǎo)、對地攻擊等領(lǐng)域。應(yīng)用前景電磁炮原理及應(yīng)用前景粒子加速器原理利用洛倫茲力使帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過電場加速獲得高能量。應(yīng)用領(lǐng)域粒子加速器廣泛應(yīng)用于核物理、粒子物理、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域，如研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、治療癌癥等。粒子加速器原理及應(yīng)用領(lǐng)域利用安培力產(chǎn)生的磁場，使列車懸浮于軌道之上，減少摩擦阻力，提高運行速度。磁懸浮列車等離子體物理無線充電技術(shù)研究高溫等離子體中的物理現(xiàn)象，涉及安培力和洛倫茲力的應(yīng)用，如核聚變反應(yīng)研究。利用安培力產(chǎn)生的磁場進(jìn)行電能傳輸，實現(xiàn)無線充電，方便快捷。030201其他相關(guān)技術(shù)應(yīng)用05實驗探究：測量安培力和洛倫茲力實驗?zāi)康耐ㄟ^測量安培力和洛倫茲力，探究電流在磁場中的受力情況，并驗證安培定律和洛倫茲力公式。實驗原理根據(jù)安培定律，電流在磁場中受到的安培力F與電流I、導(dǎo)線長度L及磁感應(yīng)強度B之間的關(guān)系為F=BIL。而洛倫茲力公式表明，運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力f與電荷量q、速度v及磁感應(yīng)強度B之間的關(guān)系為f=qvB。實驗?zāi)康暮驮韺嶒灢襟E1.搭建實驗裝置，包括電源、電流表、導(dǎo)線、磁場發(fā)生器等。2.調(diào)整磁場發(fā)生器，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄3.通電導(dǎo)線在磁場中受到安培力，記錄電流表和測力計的讀數(shù)。5.對于洛倫茲力的測量，使用帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的方法，記錄粒子偏轉(zhuǎn)半徑和速度。4.改變電流或?qū)Ь€長度，重復(fù)實驗并記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄：記錄實驗過程中的電流I、導(dǎo)線長度L、測得的安培力F以及洛倫茲力實驗中粒子的偏轉(zhuǎn)半徑r和速度v等數(shù)據(jù)。實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄結(jié)果分析：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，可以繪制出安培力和洛倫茲力與相關(guān)物理量的關(guān)系圖線。通過圖線可以直觀地看出安培力和洛倫茲力隨電流、導(dǎo)線長度以及粒子速度的變化趨勢。結(jié)果討論1.通過實驗驗證了安培定律和洛倫茲力公式的正確性，加深了對電磁學(xué)基本規(guī)律的理解。2.在實驗過程中，需要注意消除誤差來源，如保證磁場的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確測量電流和導(dǎo)線長度等。3.實驗結(jié)果可為后續(xù)學(xué)習(xí)和研究提供數(shù)據(jù)支持，如探究磁場對電流的作用機制、分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象等。0102030405實驗結(jié)果分析和討論06總結(jié)與展望安培力安培力是電流在磁場中所受的力，其大小與電流、磁感應(yīng)強度和導(dǎo)線在磁場中的方向有關(guān)。安培力的方向可用左手定則判斷。洛倫茲力洛倫茲力是運動電荷在磁場中所受的力，其大小與電荷量、磁感應(yīng)強度和電荷運動速度有關(guān)。洛倫茲力的方向可用左手定則判斷，與電荷運動方向和磁感應(yīng)強度方向都垂直。磁場對電流的作用磁場對通電導(dǎo)線有力的作用，這種力稱為安培力。安培力的大小與導(dǎo)線在磁場中的長度、電流大小和磁感應(yīng)強度有關(guān)，其方向可用左手定則判斷。帶電粒子在磁場中的運動當(dāng)帶電粒子以一定速度進(jìn)入勻強磁場時，會受到洛倫茲力的作用，從而做勻速圓周運動。洛倫茲力提供向心力，由此可求出帶電粒子在磁場中運動的半徑和周期。重點知識點回顧學(xué)習(xí)方法和技巧分享重視基礎(chǔ)知識在學(xué)習(xí)安培力與洛倫茲力的過程中，應(yīng)重視基礎(chǔ)知識的理解和掌握，如左手定則、安培力和洛倫茲力的公式等。理解物理概念和規(guī)律在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)注重理解物理概念和規(guī)律的本質(zhì)和內(nèi)涵，避免死記硬背。多做練習(xí)題通過大量的練習(xí)題，可以加深對知識點的理解和記憶，提高解題能力和思維水平。建立知識網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)建立完整的知識網(wǎng)絡(luò)，將相關(guān)知識點串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)化的知識體系。關(guān)注科技前沿隨著科技的不斷發(fā)展，電磁學(xué)領(lǐng)域也在不斷涌現(xiàn)新的研究成果和技術(shù)應(yīng)用。未來可以關(guān)注科技前沿動態(tài)，了解最新的研究進(jìn)展和應(yīng)用趨勢。深入學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識在掌握了安培力與洛倫茲力的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)