學滬科版選修31 5.5 探究洛倫茲力 課件（1）（23張）.ppt

探究洛倫茲力 一個絢麗而有趣的自然現(xiàn)象 極光 為什么會產(chǎn)生極光 科學研究表明 由于地磁場俘獲帶電粒子而出現(xiàn)的現(xiàn)象 外層空間射入地磁場中的帶電粒子在地磁場力的作用下被 俘獲 后 向南北兩極 沉降 它們在兩極上空與空氣分子發(fā)生碰撞后產(chǎn)生輻射從而形成極光 磁場對運動電荷的作用力 叫做洛倫茲力 洛倫茲力 荷蘭物理學家洛倫茲 lorentz 1853 1928 荷蘭物理學家 他是電子論的創(chuàng)始人 相對論中洛倫茲變換的建立者 并因在原子物理中的重要貢獻 塞曼效應 獲得第二屆 1902年 諾貝爾物理學獎 一 洛倫茲力的方向 實驗 探究洛倫茲力的方向 觀察現(xiàn)象 思考討論課本上的問題 洛倫茲力的方向判斷符合左手定則 伸開左手 使大拇指跟其余四指垂直 且處于同一平面內(nèi) 把手放入磁場中 磁感線垂直穿過手心 四指指向正電荷運動的方向 那么 拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 若是負電荷運動的方向 那么四指應指向其反方向 洛侖茲力f一定和b v決定的平面垂直 洛侖茲力只改變速度的方向而不改變其大小 洛倫茲力永遠不做功 洛侖茲力的特點 二 洛倫茲力的大小 分析論證 探究洛倫茲力的大小 理論基礎 磁場對電流有安培力的作用 而電流是由電荷定向運動形成的 所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運動電荷的作用力的宏觀表現(xiàn) 即 1 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì) 雖不等價但本質(zhì)相同 f i 分析認證 1 在長l的體積內(nèi)的電荷數(shù)為n 這些電荷完全通過截面積s的時間t n 單位體積內(nèi)的電荷數(shù)s 導體截面積v 電荷運動速度q 電荷的電量 l s 2 通過導線的電流強度i 長度為l的導線所受的安培力f 3 電量為q 速度為v在垂直磁場 磁感應強度為b 中運動受到的洛侖茲力f lsn l v nqsv bvqlsn bvq 把安培力看作是大量運動電荷所受洛侖茲力的合力 結論 若v b f bvq 若v b f 0 若v與b有夾角 f bvqsin 例1 質(zhì)量為m 帶電量為q的帶電粒子 以速率v垂直進入如圖所示的勻強磁場中 恰好做勻速直線運動 求 磁場的磁感應強度及帶電粒子的電性 解 帶電粒子所受重力的方向豎直向下 洛倫茲力一定是豎直向上 大小等于重力 這樣才能使帶電粒子做勻速直線運動 所以其帶正電 所受洛倫茲力大小為 例2 已知一質(zhì)子以5 107m s的速度沿上圖所示方向進入磁感應強度b 2t的勻強磁場中 質(zhì)子受的洛倫茲力為多大 解 f qvbcos30 1 3 10 11n 二 帶電粒子在磁場中的運動 由左手定則可知 當質(zhì)量為m 帶電量為q的帶電粒子 以速率v垂直進入勻強磁場中時 受到的洛倫茲力與其運動方向始終垂直 試分析討論其在勻強磁場中如何運動 洛倫茲力演示儀 問題一 上述帶電粒子在勻強磁場中作圓周運動時向心力由誰提供 問題二 上述帶電粒子在勻強磁場中作圓周運動時的軌道半徑如何表示 問題三 上述帶電粒子在勻強磁場中作圓周運動時的運動周期如何表示 問題一 上述帶電粒子在勻強磁場中作圓周運動時向心力由誰提供 問題二 上述帶電粒子