选修3-1第三章第4节(磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力)

1、磁场对运动电荷的作用洛伦兹力 3.42、理解洛伦兹力大小的推导过程、理解洛伦兹力大小的推导过程；3、掌握带电粒在磁场中的运动规律、掌握带电粒在磁场中的运动规律；1、知道什么是洛伦兹力，会熟练运、知道什么是洛伦兹力，会熟练运用左手定则判断洛伦兹力的方向用左手定则判断洛伦兹力的方向；1、磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力F=BILsin安培力安培力方向方向:大小大小:左手定则。左手定则。I和和B之间的夹角之间的夹角IBIBIBFFF2、通电导线中的电流是怎样形成的呢、通电导线中的电流是怎样形成的呢 ?【思考【思考】既然磁场对电流有力的作用，而电流既然磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的

2、定向移动形成的。那么磁场是否对是由电荷的定向移动形成的。那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢运动电荷也有作用力呢 ?电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的:I=nqsv阅读教材阅读教材P94-P96，思考：，思考：1、什么是洛伦兹力、什么是洛伦兹力 ?2、洛伦兹力的方向和大小怎样确定、洛伦兹力的方向和大小怎样确定 ?3、带电粒子在磁场中运动时、带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力洛伦兹力 做功吗做功吗 ? 为什么为什么 ?4、带电粒子在磁场中的运动有什么样带电粒子在磁场中的运动有什么样的规律的规律 ?实验现象：实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁

3、靠近阴极射线管，发现电子束运将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。动轨迹发生了弯曲。 磁场对运动电荷有作用力。磁场对运动电荷有作用力。结论：结论：荷兰物理学家，他荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为被爱因斯坦称为“我们我们时代最伟大，最高尚的时代最伟大，最高尚的人人”。荷兰物理学家荷兰物理学家 洛伦兹洛伦兹(Lorentz， 18531928)一

4、、洛伦兹力一、洛伦兹力1、定义：、定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力运动电荷在磁场中受到的磁场力磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定向运动形成的，且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用。向运动形成的，且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用。所以：所以：安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质洛伦兹力是安培力的微观本质安培力安培力洛仑兹力洛仑兹力磁场对磁场对电流电流的作用的作用磁场对磁场对运动电荷运动电荷的作用的作用因因果果微观原因微观原因宏观表现宏观表现+IF-IF1.如何判定安培力方向。如何判定安培力方向。2.电流方向

5、和电荷运动方向有什么关系。电流方向和电荷运动方向有什么关系。3.安培力方向和洛伦兹力方向有怎样的关系。安培力方向和洛伦兹力方向有怎样的关系。4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向有怎样的关系。有怎样的关系。 想一想应如何判定应如何判定负电荷所受负电荷所受洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 ? ?Fvv左手定则左手定则 以相同速度进入同一磁场的正、负电以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反荷受到的洛伦兹力方向相反F2、方向：、方向：vFvFvBF垂直于纸垂直于纸面向外面向外甲甲乙乙丙丙训练巩固：训练巩固：试判断下图中的带电粒子刚进入试判断下图中的

6、带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向。磁场时所受洛伦兹力的方向。 BB1、在磁场中运动的正负电荷所受的洛伦兹、在磁场中运动的正负电荷所受的洛伦兹力的方向都可以用左手定则来判断：力的方向都可以用左手定则来判断：2、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向垂直垂直于于v和和B组成的平面组成的平面，但，但B和和v不一不一定垂直。定垂直。B F洛洛v方法总结：方法总结：3、大小：、大小： 设有一段长为设有一段长为L，横截面积为，横截面积为S的直导线，单位体的直导线，单位体积内的自由电荷数为积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为v

7、。这段通电导线垂直磁场。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：的匀强磁场中，求：IFvvvv（1）通电导线中的电流）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力）每个电荷所受的洛伦兹力I=nqsvF安安=BnqsvLN=nsLF洛洛=F安安 N = qvB当当Bv时，时，F洛洛=qvB 。当当Bv时，时，F洛洛=0，磁场对运动电荷无作用力。，磁场对运动电荷无作用力。当当B与与v有一定夹角有一定夹角时，时，洛伦兹力洛伦兹力为：为：F洛洛=qvBsin 。理

8、解：理解：Bvvv1v2 p96 电子电子以速率以速率v=3.0107m/s射入射入B=1.0的匀强磁场中的匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直。试，速度方向与磁场方向垂直。试求该电子所受的洛伦兹力的大小，并与它在地求该电子所受的洛伦兹力的大小，并与它在地面上受到的重力作比较。面上受到的重力作比较。例例题题查表知电子电荷量查表知电子电荷量e=-1.610-19C,质量质量m=9.110-31kg .则则F洛洛=evB=1.610-193.01071.0=4.810-12 NG=mg=8.910-30N F洛洛G=mg=5.41017 G 说明：说明：1、带电的、带电的基本粒子基本粒子：如电子，质

9、子，：如电子，质子，粒粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。不能忽略质量）。2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都要除非有说明或明确的暗示以外，一般都要考虑重力。考虑重力。 提醒：有时某些带电体是否考虑重力，提醒：有时某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。要根据题目暗示或运动状态来判定。二、带电粒子在磁场中的运动

10、二、带电粒子在磁场中的运动F洛洛F洛洛F洛洛F洛洛F洛洛2、洛伦兹力只改变速度的方向、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变不改变 速度的大小。速度的大小。3、洛伦兹力对电荷总是不做功。、洛伦兹力对电荷总是不做功。1、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度，、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度，又垂直于磁场，即又垂直于磁场，即F垂直于垂直于v和和B所组成所组成的平面。的平面。Fv FB FSvB带电粒子在磁场中的带电粒子在磁场中的F洛洛= qvB=mv2R R=mvqB 与质量与质量m和速度和速度v成正比，与磁成正比，与磁感应强度感应强度B和电荷量和电荷量q成反比。成反比。 T= =2Rv2mqB与运动速度与运

11、动速度v、半径半径R无关无关。方法总结：方法总结：带电粒子在带电粒子在无界无界匀强磁场中的运动匀强磁场中的运动F洛洛=0 做做匀速直线运动匀速直线运动F洛洛=Bqv 做做匀速圆周运动匀速圆周运动vBVB在在只只有有洛洛仑仑兹兹力力的的作作用用下下 R=mvqB T =2mqBr1r2v2:1正正负负解解: r=mv/qBq/m=v/Br1/rq 1/m1 : q2 /m2 = r2/r1 = 2:1练习练习1一束带电粒子以同一速度，并从同一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所示图所示.粒子粒子q1的轨迹半径为的轨迹半径

12、为r1，粒子，粒子q2的轨迹的轨迹半径为半径为r2，且，且r22r1，q1、q2分别是它们的带分别是它们的带电量电量.则则 q1 带带_电、电、q2带带_电，荷质比之比电，荷质比之比为为 q1/m1 : q2/m2 _.练习练习2如图所示，水平导线中有稳恒电流如图所示，水平导线中有稳恒电流通过，导线正下方电子初速度方向与电流方向通过，导线正下方电子初速度方向与电流方向相同，其后电子将相同，其后电子将 ( )A沿沿a运动，轨迹为圆；运动，轨迹为圆；B沿沿a运动，曲率半径越来越小；运动，曲率半径越来越小；C沿沿a运动，曲率半径越来越大；运动，曲率半径越来越大；D沿沿b运动，曲率半径越来越小运动，曲率半径越来越小. bvaIC练习练习3将一半径为将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑的半圆形光滑绝缘滑轨，固定在垂直向里的匀强磁场轨，固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电中。一带电量量+q，质量，质量m的小球在的小球在A点无初速释放，沿滑点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。的压力。+qovmgFNF洛洛 FN -F洛洛-mg=mv2R mgR= mv2 - 012 由动能定理得：由动能定理得：F洛洛=qvB 解得：解得：FN=3mg+qB 2gR一、