安培力與洛倫茲力的對比

1、歡迎各位領導、老師歡迎各位領導、老師 光臨指導！光臨指導！ 歡迎各位領導、老師歡迎各位領導、老師 光臨指導！光臨指導！ 虞城縣第一高級中學虞城縣第一高級中學 祝平原祝平原 復習回憶復習回憶 1、電流在磁場中受安培力大小的公式如何？、電流在磁場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？應如何判斷？、安培力的方向如何？應如何判斷？ 安培力大小安培力大小：F = BIL 適用條件適用條件：電流方向和磁場方電流方向和磁場方 向垂直。向垂直。 安培力的方向與磁場方向安培力的方向與磁場方向 垂垂 直，與電流方向垂直；應用直，與電流方向垂直；應用 左左

2、手定則判斷。手定則判斷。 sinBILF 電流是電荷的定向移動形成的，磁電流是電荷的定向移動形成的，磁 場對電流能產(chǎn)生力的作用，場對電流能產(chǎn)生力的作用， 那么，運動電荷在磁場中是否也同那么，運動電荷在磁場中是否也同 樣受到力的作用呢？樣受到力的作用呢？ 問題 課題：課題： 磁場對運動電荷的作用力磁場對運動電荷的作用力 課件教師：祝平原課件教師：祝平原 陰極陰極 陽極陽極 狹縫狹縫 熒光屏熒光屏 電子束電子束 洛倫茲力洛倫茲力 N S S N 實驗結果實驗結果 (1).在沒有外磁場時在沒有外磁場時,電子沿電子沿 直線前進直線前進,表明運動的電荷沒有表明運動的電荷沒有 受到力的作用受到力的作用.

3、(2).當有外磁場時當有外磁場時,電子束運電子束運 動的軌跡發(fā)生彎曲動的軌跡發(fā)生彎曲,表明表明運動電運動電 荷受到磁場的作用力荷受到磁場的作用力. 洛倫茲力洛倫茲力 1.洛倫茲力定義：磁場對電荷的作用力。洛倫茲力定義：磁場對電荷的作用力。 2.驗證：驗證： 精密實驗結論精密實驗結論 1、運動電荷在磁場中受力的作用、運動電荷在磁場中受力的作用“洛倫洛倫 茲力茲力”。（注：。（注：VB 時運動電荷不受力時運動電荷不受力） 2、所受洛倫茲力的方向與磁場方向垂直，與、所受洛倫茲力的方向與磁場方向垂直，與 運動方向也垂直；且遵守運動方向也垂直；且遵守“左手定則左手定則” “平伸左手，拇四垂直，磁感線垂直

4、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，讓四指指向正正電荷運動方向，拇指電荷運動方向，拇指 所指為洛倫茲力的方向。所指為洛倫茲力的方向?！?3、由以上內容可以看出安培力和洛倫茲力、由以上內容可以看出安培力和洛倫茲力 的關系的關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：安培力是大量運動電荷所受洛或者說：安培力是大量運動電荷所受洛 倫茲力的合力。倫茲力的合力。 鞏固練習：鞏固練習： 1、請標出下列各圖中帶電粒子的洛倫茲力方向 V B +q V B q V B q B V q A B C D F F 不受力垂直紙面向外 B V B方向向上或向下 2、請標

5、出下列各圖中粒子所處的磁場方向或粒 子的電性或粒子運動方向。 q F V FF q B B q V A B C D 不受力 V q 洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。?設有一段長為設有一段長為 L ，截面積為，截面積為 S 的導體，通以電流強度為的導體，通以電流強度為 I 的電流放入磁場中，導體與勻強磁場的方向垂直，磁的電流放入磁場中，導體與勻強磁場的方向垂直，磁 感強度為感強度為 B ，導體單位體積內有，導體單位體積內有 n 個自由電荷，電量為個自由電荷，電量為 q ，定向移動速率為，定向移動速率為 V 。 導體所受的安培力為：導體所受的安培力為： F安 安 = B I L 導體中的電流有：導

6、體中的電流有： I = nqVS 安培力與每一個運動電荷受洛倫茲力的關系：安培力與每一個運動電荷受洛倫茲力的關系： F安 安 = LSnF洛洛 對上面三式進行處理得：對上面三式進行處理得： F洛 洛 = BVq 結論：運動電荷在磁場中垂直于磁場運動所受 的洛倫茲力大小與磁感強度、電荷速度 、電荷電量均成正比。 根據(jù)所學知識進行分析思考并論述：根據(jù)所學知識進行分析思考并論述： 1、洛倫茲力在電荷運動中的做功情況？、洛倫茲力在電荷運動中的做功情況？ 2、洛倫茲力在帶電物體運動中對運動狀態(tài)的影、洛倫茲力在帶電物體運動中對運動狀態(tài)的影 響如何？響如何？ 洛倫茲力由于總與電荷運動方向垂直，所以洛洛倫茲力

7、由于總與電荷運動方向垂直，所以洛 倫茲力不做功。倫茲力不做功。這一點與安培力不同，請同學這一點與安培力不同，請同學 們理解、牢記。們理解、牢記。 由于洛倫茲力不做功，所以在帶電物體的運動由于洛倫茲力不做功，所以在帶電物體的運動 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 運動的方向。運動的方向。 知識梳理：知識梳理： 1 1、運動電荷在速度與磁場方向不平行時受磁場的、運動電荷在速度與磁場方向不平行時受磁場的 作用力作用力洛倫茲力洛倫茲力F F 2 2、通電導線在磁場中所受的安培力是形成電流的、通電導線在磁場中所受的安培力是形成電流的 運動電荷所受洛倫茲力的

8、運動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方向，垂直于運動、洛倫茲力的方向垂直于磁場方向，垂直于運動 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?。?、洛倫茲力的大?。?F = BVqF = BVq 5 5、洛倫茲力的大小和方向都與磁場的、洛倫茲力的大小和方向都與磁場的B B及運動速及運動速 度度V V有有瞬時瞬時對應關系。對應關系。 思考與討論思考與討論 1 1、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, ,初速初速 度方向與磁場方向垂直度方向與磁場方向垂直, ,粒子僅在洛倫粒子僅在洛倫 茲

9、力的作用下將作什么運動茲力的作用下將作什么運動? ? +q v -q v 一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動 2、沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒、沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒 子，在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲子，在勻強磁場中做勻速圓周運動，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、帶電微觀粒子的質量很小，在磁場中運動、帶電微觀粒子的質量很小，在磁場中運動 受到洛倫茲力遠大于它的重力，因此可以把受到洛倫茲力遠大于它的重力，因此可以把 重力忽略不計，認為只受洛倫茲力作用。重力

10、忽略不計，認為只受洛倫茲力作用。 2、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑 mv R qB 3、圓周運動的周期、圓周運動的周期 2 m T qB 2 v qvBm R 2 R T v 例題分析：例題分析： 1、如圖所示，場強為、如圖所示，場強為E的勻強電場和磁感強度為的勻強電場和磁感強度為B的勻的勻 強磁場相互正交，一個質子以速度強磁場相互正交，一個質子以速度V0并跟并跟E、B都垂都垂 直的方向從直的方向從A點射入，質子質量為點射入，質子質量為m，電量為，電量為e，當，當 質子運動到質子運動到C點時，偏離射入方向的距離為點時，偏離射入方向的距離為d，則質，則質 子在子在C點的速率為多大點的速率為多大

11、 EB A C d ？ 2、質量為、質量為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 ，設整個斜面置于磁感應強度為，設整個斜面置于磁感應強度為B 的勻強磁場中，如圖所示，斜面足夠長，物塊向下滑動能達的勻強磁場中，如圖所示，斜面足夠長，物塊向下滑動能達 到的最大速度是多少到的最大速度是多少 G N F f 例題分析：例題分析： ？ 課堂練習：課堂練習： 1、在一個長直螺線管中能入方向周期性變化的電流，然、在一個長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電子，電子在管內所作后沿螺線管中心軸線

12、射入一個電子，電子在管內所作 的運動將是的運動將是 （ ） A、勻速直線運動、勻速直線運動 B、勻速圓周運動、勻速圓周運動 C、往復運動、往復運動 D、螺旋運動、螺旋運動 2、從東向西運動的電子，由于受到地球磁場的作用，將、從東向西運動的電子，由于受到地球磁場的作用，將 會偏向會偏向 （ ） A、南方、南方 B、北方、北方 C、上方、上方 D、下方、下方 3、磁場對通電導線的作用力，實質上是磁場對導線中、磁場對通電導線的作用力，實質上是磁場對導線中 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 對對 的作用力。的作用力。 A C 運運 動電荷動電荷磁場磁場 運動電荷運動

13、電荷 4、（、（1992年高考題）如圖中虛線所圍的區(qū)域內，存在電年高考題）如圖中虛線所圍的區(qū)域內，存在電 場強度為場強度為E的勻強電場和磁感強度為的勻強電場和磁感強度為B的勻強磁場。的勻強磁場。 已知從左側水平射入的電子，穿過這一區(qū)域未發(fā)生已知從左側水平射入的電子，穿過這一區(qū)域未發(fā)生 偏轉。設電子重力不計，則這個區(qū)域內的偏轉。設電子重力不計，則這個區(qū)域內的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，并與電子運動方向相同都沿水平方向，并與電子運動方向相同 B、E和和B都沿水平方向，并與電子運動方向相反都沿水平方向，并與電子運動方向相反 C、E豎直向上，豎直向上，B垂直紙

14、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 v E B AB 課堂練習 作業(yè)；作業(yè)； 1、整理本節(jié)課的知識內容；整理本節(jié)課的知識內容； 2、完成課本上的練習題。、完成課本上的練習題。 解：處理物體運動問題，要從受力分析入手， 質子在運動過程中受兩個力作用，電場力和洛 倫茲力，由力的性質知，質子運動軌跡非常復 雜，所以只能用動能定理解。洛倫茲力不做功， 所以吸電場力做功。 由動能定理得：eEd=mVt2/2mV02/2 解得： 2eEdmV02 m Vt= 物塊開始下滑時速度不斷增大，由物塊開始下滑時速度不斷增大，由 F = qvB 可知，可知，F(xiàn)增大，而摩擦力增大

15、，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：物塊下滑時的受力情況如圖所示。物塊下滑時的受力情況如圖所示。 當當F合 合= 0時，加速度 時，加速度a = 0，物塊速度達到最大，物塊速度達到最大， 此后物塊便作勻速直線運動。所以速度達到最此后物塊便作勻速直線運動。所以速度達到最 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 = mg