新教材2021-2022學(xué)年高中物理人教版選擇性必修第二冊(cè)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(cè)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(chǎng)對(duì)電流作用——安培力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)探究：測(cè)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(chǎng)中受到的力，其方向可用左手定則判斷。安培力是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，屬于電磁相互作用。安培力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，其方向可用左手定則判斷。洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度，I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線長(zhǎng)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(qiáng)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(duì)這兩種力的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)，隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(chǎng)對(duì)電流作用——安培力左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)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(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，通電導(dǎo)線不受安培力作用。電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線受到的安培力最大。磁場(chǎng)方向與電流方向關(guān)系當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時(shí)，F(xiàn)=BILsinθ；當(dāng)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)，安培力最大，為F=BIL；當(dāng)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)，安培力等于零。安培力大小計(jì)算

安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，需結(jié)合牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、平衡條件求解。對(duì)于動(dòng)態(tài)導(dǎo)體棒問題，要分析清楚運(yùn)動(dòng)過程中安培力的變化情況，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解。對(duì)于導(dǎo)體棒在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題，要分析清楚各力做功情況，運(yùn)用動(dòng)能定理或能量守恒定律進(jìn)行求解。03磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向所構(gòu)成的平面，指向由磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向共同決定。洛倫茲力大小與粒子所帶電荷量、粒子運(yùn)動(dòng)速度以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，具體計(jì)算公式為F=qvB。運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力分析洛倫茲力大小洛倫茲力方向帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的洛倫茲力f等于電荷量q、速率v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B三者的乘積，即f=qvB。公式f=qvB只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且v與B垂直的情況。當(dāng)v與B不垂直時(shí)，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(chǎng)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(dòng)量的大小。注意問題洛倫茲力大小計(jì)算當(dāng)粒子平行于磁場(chǎng)方向進(jìn)入時(shí)，不受洛倫茲力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入時(shí)，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子與磁場(chǎng)成一定角度進(jìn)入時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周，而是螺旋線。此時(shí)可以將粒子的速度分解為平行于磁場(chǎng)方向和垂直于磁場(chǎng)方向兩個(gè)分量來進(jìn)行分析。洛倫茲力作用下粒子運(yùn)動(dòng)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(qiáng)大磁場(chǎng)，將電能轉(zhuǎn)化為彈丸的動(dòng)能，實(shí)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(diǎn)，未來可應(yīng)用于防空、反導(dǎo)、對(duì)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(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過電場(chǎng)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(chǎng)，使列車懸浮于軌道之上，減少摩擦阻力，提高運(yùn)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(chǎng)進(jìn)行電能傳輸，實(shí)現(xiàn)無線充電，方便快捷。030201其他相關(guān)技術(shù)應(yīng)用05實(shí)驗(yàn)探究：測(cè)量安培力和洛倫茲力實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^測(cè)量安培力和洛倫茲力，探究電流在磁場(chǎng)中的受力情況，并驗(yàn)證安培定律和洛倫茲力公式。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)安培定律，電流在磁場(chǎng)中受到的安培力F與電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L及磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為F=BIL。而洛倫茲力公式表明，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力f與電荷量q、速度v及磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為f=qvB。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)步驟1.搭建實(shí)驗(yàn)裝置，包括電源、電流表、導(dǎo)線、磁場(chǎng)發(fā)生器等。2.調(diào)整磁場(chǎng)發(fā)生器，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄3.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力，記錄電流表和測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。5.對(duì)于洛倫茲力的測(cè)量，使用帶電粒子在磁場(chǎng)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(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄：記錄實(shí)驗(yàn)過程中的電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、測(cè)得的安培力F以及洛倫茲力實(shí)驗(yàn)中粒子的偏轉(zhuǎn)半徑r和速度v等數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄結(jié)果分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度以及粒子速度的變化趨勢(shì)。結(jié)果討論1.通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了安培定律和洛倫茲力公式的正確性，加深了對(duì)電磁學(xué)基本規(guī)律的理解。2.在實(shí)驗(yàn)過程中，需要注意消除誤差來源，如保證磁場(chǎng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確測(cè)量電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度等。3.實(shí)驗(yàn)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(chǎng)對(duì)電流的作用機(jī)制、分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象等。0102030405實(shí)驗(yàn)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(chǎng)中所受的力，其大小與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)線在磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力，其大小與電荷量、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電荷運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。洛倫茲力的方向可用左手定則判斷，與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)中的長(zhǎng)度、電流大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，其方向可用左手定則判斷。帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子以一定速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用，從而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。洛倫茲力提供向心力，由此可求出帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期。重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)回顧學(xué)習(xí)方法和技巧分享重視基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)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(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，提高解題能力和思維水平。建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)建立完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)化的知識(shí)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(dòng)態(tài)，了解最新的研究進(jìn)展和應(yīng)用趨勢(shì)。深入學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識(shí)在掌握了安培力與洛倫茲力的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)