5、洛伦兹力课件分解
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高中物理选修31：第5章《探究洛伦兹力》课件(共17张PPT)
[延伸思考] 由 r＝mBqv知同一带电粒子，在同一匀强磁场中，半径 r 会随着速度的增 大而增大，它的周期也会随着速度的增大而增大吗？
一、对洛伦兹力方向的判定
Hale Waihona Puke f例1 下列关于图中各带电粒子所受洛伦
f
兹力的方向或带电粒子的带电性的判断
错误的是 ( C )
A．洛伦兹力方向竖直向上
B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
答案 (1)是一条直线 是一个圆周 (2)半径减小 半径增大
[要点提炼] 1.带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度
大小，对运动电荷不做功.
2.沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运 动.向心力为洛伦兹力 f＝qvB，由 qvB＝mrv2可知半径 r＝mBqv，又 T＝2vπr， 所以 T＝2Bπqm.
二、洛伦兹力的大小 如图所示，将直导线垂直放入磁 场中，直导线中自由电荷的电荷 量为 q，定向移动的速度为 v，单 位体积的自由电荷数为 n，导线 长度为 L，横截面积为 S，磁场的磁感应强度为 B. (1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力 多大？ (2)长为 L 的导线中含有的自由电荷数为多少？如果 把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力， 则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？
f
C．粒子带负电
q
D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
二、对洛伦兹力公式的理解
例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均 为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛 伦兹力的方向．
F4
F1
v⊥
一、对洛伦兹力方向的判定
Hale Waihona Puke f例1 下列关于图中各带电粒子所受洛伦
f
兹力的方向或带电粒子的带电性的判断
错误的是 ( C )
A．洛伦兹力方向竖直向上
B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
答案 (1)是一条直线 是一个圆周 (2)半径减小 半径增大
[要点提炼] 1.带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度
大小，对运动电荷不做功.
2.沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运 动.向心力为洛伦兹力 f＝qvB，由 qvB＝mrv2可知半径 r＝mBqv，又 T＝2vπr， 所以 T＝2Bπqm.
二、洛伦兹力的大小 如图所示，将直导线垂直放入磁 场中，直导线中自由电荷的电荷 量为 q，定向移动的速度为 v，单 位体积的自由电荷数为 n，导线 长度为 L，横截面积为 S，磁场的磁感应强度为 B. (1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力 多大？ (2)长为 L 的导线中含有的自由电荷数为多少？如果 把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力， 则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？
f
C．粒子带负电
q
D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
二、对洛伦兹力公式的理解
例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均 为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛 伦兹力的方向．
F4
F1
v⊥
洛伦兹力的应用之复合场中粒子曲线运动的分解课件-高二下学期物理教科版选择性必修第二册
复合场中粒子曲线运动的分解
1
复习回顾
复习目标及任务
任务：分析带电粒子在匀强磁场中的运动
目标：复习巩固匀速圆周运动公式
2
发现探讨
任务：带电粒子在复合场中曲线运动分析
目标：学习曲线运动的分解方法
3
总结成果
任务：做一做感受粒子的曲线运动
目标：体会化繁为简的物理思想
带电粒子在匀强磁场中的运动
V
-
F
洛
带电粒子在匀强电磁场中的运动0 =
粒子做匀速直线运动
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
思考：
若粒子射入速度 小于 =
运动轨迹如何？
思考：
若粒子会一直向下偏转吗？思源自：粒子向下运动最大的侧移？
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
V
-
F
洛
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
2r
B
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 >
1
复习回顾
复习目标及任务
任务：分析带电粒子在匀强磁场中的运动
目标：复习巩固匀速圆周运动公式
2
发现探讨
任务：带电粒子在复合场中曲线运动分析
目标：学习曲线运动的分解方法
3
总结成果
任务：做一做感受粒子的曲线运动
目标：体会化繁为简的物理思想
带电粒子在匀强磁场中的运动
V
-
F
洛
带电粒子在匀强电磁场中的运动0 =
粒子做匀速直线运动
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
思考：
若粒子射入速度 小于 =
运动轨迹如何？
思考：
若粒子会一直向下偏转吗？思源自：粒子向下运动最大的侧移？
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
V
-
F
洛
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 <
2r
B
带电粒子在匀强电磁场中的运动1 >
洛伦兹力的应用课件 高二物理(鲁科版2019选择性必修第二册)(共23张PPT)
A1A2,平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列说法正确的是( ABC )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
[解析] 质谱仪是分析同位素的重要工具,A正确;
带电粒子在速度选择器中沿直线运动时,所受电场力和
粒子做匀速直线运动
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
6.磁流体发电机
等离子体射入，受洛伦
兹力偏转，使两极板带
电，板间电压为U，稳
定时 = , =
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
尔效应
平衡时，电场力等于洛伦
兹力(金属中能移动的自由
电荷为电子，带负电)
= = → = ℎ
盒中心的A点静止释放一质量为m、电荷量为q的带电粒子，
调整加速电场的频率，使粒子每次在电场中始终被加速，
最后在左侧D形盒边缘被特殊装置引出。不计带电粒子的重
力。求：
(1)粒子获得的最大动能Ekm；
例题 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。设匀
强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于半径为R的D形盒，狭
)
A.M处的电势高于N处的电势
B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可
使P点左移 D
解析：电子在电场中加速运动，
电场力的方向和运动方向相同，
而电子所受电场力的方向与电场
的方向相反，所以M处的电势
低于N处的电势，A错误；
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
[解析] 质谱仪是分析同位素的重要工具,A正确;
带电粒子在速度选择器中沿直线运动时,所受电场力和
粒子做匀速直线运动
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
6.磁流体发电机
等离子体射入，受洛伦
兹力偏转，使两极板带
电，板间电压为U，稳
定时 = , =
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
尔效应
平衡时，电场力等于洛伦
兹力(金属中能移动的自由
电荷为电子，带负电)
= = → = ℎ
盒中心的A点静止释放一质量为m、电荷量为q的带电粒子，
调整加速电场的频率，使粒子每次在电场中始终被加速，
最后在左侧D形盒边缘被特殊装置引出。不计带电粒子的重
力。求：
(1)粒子获得的最大动能Ekm；
例题 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。设匀
强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于半径为R的D形盒，狭
)
A.M处的电势高于N处的电势
B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可
使P点左移 D
解析：电子在电场中加速运动，
电场力的方向和运动方向相同，
而电子所受电场力的方向与电场
的方向相反，所以M处的电势
低于N处的电势，A错误；
洛伦兹力演示仪ppt课件
问题一：带电粒子的v 和磁感应强度B 的方向是什么关系？
问题二：带电粒子所受的洛伦兹力F的 方向与v 的方向和磁感应强度B的 方向是什么关系？在哪个平面内？
问题三：带电粒子所受的洛伦兹力F对 粒子运动的v有何影响？带电粒子在哪 个平面内运动？
问题四：带电粒子所受的洛伦兹力F 大小是否变化？
问题五：带电粒子在匀强磁场中将做 什么样的运动？轨迹是什么？
包权
人书友圈7.三端同步
• 填一填
1．洛伦兹力演示仪的构造和工作原理
①洛伦兹力演示仪主要由 电子枪
、
、 玻璃泡 和 通电线圈 构成。
②洛伦兹力演示仪的工作原理
电子束由 电子枪 产生，在玻璃泡内充
有低压水银蒸汽，在电子束通过时能够显示 电子
运动轨迹
。励磁线圈能够在两个线圈之间产
生
匀强磁场，磁场的方向与 通电线圈的
包权
人书友圈7.三端同步
5.5探究洛伦兹力
———研究带电粒子在磁场中的运动
张荔龙
一、知识回顾
1、什么是洛伦兹力？ 2、带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？ 洛伦兹力的大小如何计算？ 3、洛伦兹力的方向有何特点？
左手定则：试判断下图中所示的带电粒 子刚 进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
4、我们知道，物体的运动规律取决于两个因 素：一是物体的受力情况，二是物体具有的速度 。因此，力与速度就是我们研究物体运动规律的 出发点和基本点。在必修二中我们学习过圆周运 动的知识，大家回想一下：物体做匀速圆周运动 的条件是什么？
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洛伦兹力教学课件
-q
v f
v
甲
+q
乙
f
-q v
丙丁
v +q
f垂直纸面向里
f垂直纸面向外
三、洛伦兹力的大小
洛伦兹力的大小
1.公式推导：
每个电荷的带电量：q 横截面积：S 单位体积的电荷数：n 定向移动的速率：v
I nqvS
F洛
F安 N
F安 B(nqvS)L
通电导体的长度：L 磁感应强度:B
F安 BIL
B(nqvS )L F洛 nLS qvB
N nLS
F=qvB
1、适用条件：运动方向与磁场方向垂直 2、国际单位制运算 3、当电荷在磁场中静止或运动方向与磁 场方向平行时，不受洛伦兹力作用。
四、洛伦兹力的特点
1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度，即垂直于v和B所组成的平面．
2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方 向，不改变速度的大小．
地磁场
宇宙射线
地磁场改变宇宙射线中带电 粒子的运动方向
五、电视显像管的工作原理
1、阻挡宇宙射线； 2、高科技中的应用。
磁场对运动电荷的作用
一、洛伦兹力
2、国际制单位运算
宏观表现
安培力
洛伦兹力
微观实质
二、洛伦兹力的方向
判断方法：左手定则
3、V=0 F=0
V∥B F=0 四、洛伦兹力不做功， 但会改变电荷运动方 向。
F
v
F
v
v F
v
洛伦兹力方向 垂直纸面向里
巩固练习
三、来自宇宙的质子流（宇宙射线中的一种）， 以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一 点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将 （B） A 竖直向下沿直线射向地面 B 相对于预定地点向东偏转 C 相对于预定地点稍向西偏转 D 相当于预定地点稍向北偏转
第5节“研究洛伦兹力”授课课件
实验:阴极射线管实验 实验 阴极射线管实验
一.洛伦兹力 洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用力
荷兰物理学家
H.A.Lorentz （1853-1928 ）
二.洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向
F安
V
ƒ洛
V
V
ƒ洛
1.若把一根没有通电的导线放入磁场 会否受到安培力 若把一根没有通电的导线放入磁场,会否受到安培力 若把一根没有通电的导线放入磁场 会否受到安培力? 2.若把一根通电的导线垂直放入磁场 会否受到安培力 若把一根通电的导线垂直放入磁场,会否受到安培力 若把一根通电的导线垂直放入磁场 会否受到安培力? 3.安培力的实际是对什么的作用力 安培力的实际是对什么的作用力? 安培力的实际是对什么的作用力 4.电流是怎么形成的呢 电流是怎么形成的V 垂直纸面向内 ƒ洛=qvB ƒ洛=qvBSin θ ƒ洛=qvB ƒ洛
2.在阴极射线管中电子流向由左向右， 在阴极射线管中电子流向由左向右， 在阴极射线管中电子流向由左向右 其正上方有一根通有由左向右的电流的直 导线，导线与阴极射线管平行， 导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射 线将（ 线将（ ） A．向上偏转 B．向下偏转 ． ． C．向纸里偏转 D．向纸外偏转 ． ． I V
3.如图所示，某空间存在着正交的匀强电磁 如图所示， 如图所示 匀强电场的方向水平向右， 场，匀强电场的方向水平向右，匀强磁场 方向垂直纸面向内，其中E=10N/C，B=1T， 方向垂直纸面向内，其中 ， ， 现有一个带电量q=+2×10-6C质量 现有一个带电量 × 质量 m=2×10-6kg的小球以某速度进入这个电磁 × 的小球以某速度进入这个电磁 发现其恰能做匀速直线运动， 场，发现其恰能做匀速直线运动，请求出 小球的速度大小和方向？ 小球的速度大小和方向？ E
物理课件·洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用——洛伦 兹力
本节重点：
1.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律方法 2.带电粒子在有界磁场中运动时极值问题的求解方法 3.带电粒子在复合场中的圆周运动问题 4.带电粒子在复合场中的直线运动问题 5.带电粒子在复合场中的曲线运动问题 6.带电粒子在复合场中的径迹分析
一.主要知识点
这段导体所受的安培力的表达式是什么？
F安=BIL
电流强度I 的微观表达式是什么？
I = nqSv
这段导体中含有多少自由电荷数？
nLS
-
-
-
-
-
I
-
-
-
每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？ 根据洛伦兹力与安培力的关系： f洛=F安/N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
F安 nLS
BIL nLS
BnqvSL nLS
qvB
1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时的规律方法 着重把握”一找圆心，二找半径R=mv/Bq，三找周期 T=2πm/Bq“ （1）圆心的确定：因为洛伦兹力f洛指向圆心，根据f洛 ⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射 出磁场两点）洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交 点即为圆心，或利用圆心位置必定在园中一根弦的中垂 线上，再过一点做切线的垂线与中垂线的交点为圆心。
三.洛伦兹力方向的判断 ——左手定则
伸开左手，使拇指和其余四指垂直， 并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从 掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方 向，这时拇指所指的方向就是正电荷在磁 场中所受洛伦兹力的方向。 四指指向负电荷运动的反方向， 拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦 兹力的方向。
试判断下图中所示的带电粒子刚进 入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
本节重点：
1.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律方法 2.带电粒子在有界磁场中运动时极值问题的求解方法 3.带电粒子在复合场中的圆周运动问题 4.带电粒子在复合场中的直线运动问题 5.带电粒子在复合场中的曲线运动问题 6.带电粒子在复合场中的径迹分析
一.主要知识点
这段导体所受的安培力的表达式是什么？
F安=BIL
电流强度I 的微观表达式是什么？
I = nqSv
这段导体中含有多少自由电荷数？
nLS
-
-
-
-
-
I
-
-
-
每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？ 根据洛伦兹力与安培力的关系： f洛=F安/N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
F安 nLS
BIL nLS
BnqvSL nLS
qvB
1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时的规律方法 着重把握”一找圆心，二找半径R=mv/Bq，三找周期 T=2πm/Bq“ （1）圆心的确定：因为洛伦兹力f洛指向圆心，根据f洛 ⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射 出磁场两点）洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交 点即为圆心，或利用圆心位置必定在园中一根弦的中垂 线上，再过一点做切线的垂线与中垂线的交点为圆心。
三.洛伦兹力方向的判断 ——左手定则
伸开左手，使拇指和其余四指垂直， 并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从 掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方 向，这时拇指所指的方向就是正电荷在磁 场中所受洛伦兹力的方向。 四指指向负电荷运动的反方向， 拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦 兹力的方向。
试判断下图中所示的带电粒子刚进 入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
洛伦兹力 ppt课件
运动受到的洛仑兹力f=_q_v_B____
15
（3）大小：f qvB sin :v与 B的 夹 角
①v与B垂直： . . . .
f qvB . . v . f .
－ －
② v与B平行：
f 0
v
16
例与练
• 1、两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线 方向进入同一个匀强磁场，两粒子质量之 比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒
qvB mgco3s70 v4m/s
agsi3n076m/s2 × × × ×
s v2 0 4m 2a 3
f ×××× ××××
× × × mg× 26
洛伦兹力与安培力的比较：
6.2 磁场对运动 电荷的作用
1
第2节 研究洛仑兹力
洛伦兹
荷兰物理学家
H.A.Lorentz （1853-1928）
2
磁场对电流有力的作用吗?
安培力
电流是怎样形成的? 电荷的定向移动
由此推理,你可以提出哪些猜想?
__________________________________
•由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力 可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表 现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作 用.
f
10
例与练
• 2、下列各图中已经画出磁场方向和洛仑兹 力的方向，请画出电荷的运动方向。
v
v垂直纸面向内
11
例与练
• 3、下列各图中已经画出磁场方向、电荷的 运动方向和洛仑兹力的方向，请指出电荷 的电性。
-
-
12
例与练
• 4、下图中已经知道电荷的运动方向和洛仑 兹力的方向，请指出磁铁的极性。
洛伦兹力--PPT课件
第五节 运动电荷在磁场中受到的力
2021/4/8
1
问题1：运动电荷在磁场中是否会受到的力呢 ?
+
E
-
2021/4/8
2
2021/4/8
洛伦兹与洛伦兹力
洛伦兹，荷兰物理学家， 首先提出磁场对运动电荷有作 用力的观点。
他创立了经典电子论，提 出了洛伦兹变换公式，1902年 获得诺贝尔物理学奖。为纪念 洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府 决定从1945年起，把他的生日 定为“洛伦兹节”。
（1）写出这段导线中的电流I的微观 表达式（用n、q、S、v表示）
（2）写出这段导线所受到的安培力F 的表达式
（3）这段导线中运动自由电荷所受洛伦兹力f总体效应表
现为导线所受到的安培力F，写出f的表达式（用q、v 、B表示）
2021/4/8
9
2021/4/8
10
课后思考： 1.f=qvBsinθ的速度v是相对于什么参考系的？
2.安培力可对磁场中通电导线是做功，既然洛伦兹 力是安培力的微观本质，那么洛伦兹力对运动电荷 也做功吗？
2021/4/8
11
谢 谢！
2021/4/8
12
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/8
13
4
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷 速度方向有关系是否正确？ 追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？ 追问4：如何把这三物理量的方向在左手上体现出来？
追问5：如何判断运动的负电荷在磁场中受到洛伦兹力 的方向？
2021/4/8
5
三.洛伦兹力的方向----左手定则
Fv
1.伸开左手，使大拇指和其余四 指垂直且处于同一平面内，把手 放入磁场中，让磁感线穿入手心， 使四指指向正电荷运动的方向， 那么拇指所指的方向就使正电荷 所受洛伦兹力的方向。
2021/4/8
1
问题1：运动电荷在磁场中是否会受到的力呢 ?
+
E
-
2021/4/8
2
2021/4/8
洛伦兹与洛伦兹力
洛伦兹，荷兰物理学家， 首先提出磁场对运动电荷有作 用力的观点。
他创立了经典电子论，提 出了洛伦兹变换公式，1902年 获得诺贝尔物理学奖。为纪念 洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府 决定从1945年起，把他的生日 定为“洛伦兹节”。
（1）写出这段导线中的电流I的微观 表达式（用n、q、S、v表示）
（2）写出这段导线所受到的安培力F 的表达式
（3）这段导线中运动自由电荷所受洛伦兹力f总体效应表
现为导线所受到的安培力F，写出f的表达式（用q、v 、B表示）
2021/4/8
9
2021/4/8
10
课后思考： 1.f=qvBsinθ的速度v是相对于什么参考系的？
2.安培力可对磁场中通电导线是做功，既然洛伦兹 力是安培力的微观本质，那么洛伦兹力对运动电荷 也做功吗？
2021/4/8
11
谢 谢！
2021/4/8
12
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/8
13
4
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷 速度方向有关系是否正确？ 追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？ 追问4：如何把这三物理量的方向在左手上体现出来？
追问5：如何判断运动的负电荷在磁场中受到洛伦兹力 的方向？
2021/4/8
5
三.洛伦兹力的方向----左手定则
Fv
1.伸开左手，使大拇指和其余四 指垂直且处于同一平面内，把手 放入磁场中，让磁感线穿入手心， 使四指指向正电荷运动的方向， 那么拇指所指的方向就使正电荷 所受洛伦兹力的方向。
磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件
洛伦兹力在磁场束缚中的应用
等离子体束缚
在核聚变等离子体实验中，洛伦兹力可以用于束缚等离子体，使其 保持稳定并防止热失控。
磁场重联
在磁场重联过程中，洛伦兹力起着关键作用，它决定了磁场的演变 过程和能量释放机制。
电流驱动
洛伦兹力在产生电流驱动方面具有重要应用，例如在空间科学实验中 ，可以利用洛伦兹力驱动电流，以研究地球磁场的动态变化。
洛伦兹力的方向
根据左手定则，可以判 断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力实验的装置和操作步骤
装置：磁场装置、粒子源、粒子速度控 制装置、粒子轨迹显示装置等。
3. 分析实验数据，得出结论。
2. 视察粒子轨迹的变化，记录不同速度 下粒子的轨迹。
操作步骤
1. 将粒子源置于磁场中，调整粒子速度 控制装置，使粒子以不同的速度在磁场 中运动。
洛伦兹力的大小和方向
大小
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量 、速度和磁感应强度成正比，与夹角 的正弦值成正比。
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即 伸开左手，让磁感应线穿过掌心，四 指指向带电粒子的运动方向，大拇指 所指方向即为洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的重要意义
洛伦兹力是研究带电粒子在磁场中运动的重要工具，对于理解电磁场的基本性质和 带电粒子的运动规律具有重要意义。
公式表示
角速度 = 洛伦兹力 / (转动惯量)，其中洛伦兹力是磁场对运动电荷的作 用力，转动惯量是电荷旋转运动的惯性。
03 洛伦兹力的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解是理解其作用机制的基础，通过分解可以更好地 理解洛伦兹力对运动电荷的作用。
在直角坐标系中，洛伦兹力可以分解为三个分量，分别是$F_{x}$、$F_{y}$和 $F_{z}$，分别表示在x、y和z方向上的作用力。每个分量的表达式和物理意义都 不同，但它们共同作用在运动电荷上，产生洛伦兹力的效果。
带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力课件
13
14
想一想：
来自宇宙的质子(带单位正电荷)流，以与地球 表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这 些质子在进入地球周围的空间时，将 (B) A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转 D. 相对于预定点稍向北偏转
15
祝学习愉快
Goodbye!
16
32
观察与思考
演示实验一：见图1-6-3。
未加磁场时，电子束做 直线运动。
演示实验二：见图1-6-4 (a)
加上磁场后，如果磁场 方向与电子束运动的方向垂 直，电子束受到了磁场力， 运动径迹发生弯曲。
在上图中，电子束的速度方向向右，磁场方向垂直屏幕 向里，所受洛伦兹力向下。
洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方 向垂直。指向可用左手定则判定： 磁感线垂 直穿 过掌心，
荷兰物理学家，他是 电子论的创始人、相对论 中洛伦兹变换的建立者， 1902年获得诺贝尔物理学 奖。
他被爱因斯坦称 为"时代最伟大，最高尚 的人"。
洛伦兹
(1853—1928)
5
N
6
(二)洛伦兹力方向的判断——左手定则
7
8
|V
V、
B
垂直于纲面向里
V、 B
F 垂直于织面向外
(三)洛伦兹力的大小(请根据以下模型及
的作用。显像管通过
控制电子束打在荧光屏上的位置
构成画面。为了让显示器有清晰的图像，显像管的设计、生产
及使用都应该注意防止
对成像的干扰。
答：洛伦兹力，外加信号控制的磁场，磁场
40
回旋加速器
美 国 质子同步加速器
生亮点。磁场随外加信号改变时，电子束在荧光屏上产生的亮 点位置也发生相应的变化。
14
想一想：
来自宇宙的质子(带单位正电荷)流，以与地球 表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这 些质子在进入地球周围的空间时，将 (B) A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转 D. 相对于预定点稍向北偏转
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祝学习愉快
Goodbye!
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观察与思考
演示实验一：见图1-6-3。
未加磁场时，电子束做 直线运动。
演示实验二：见图1-6-4 (a)
加上磁场后，如果磁场 方向与电子束运动的方向垂 直，电子束受到了磁场力， 运动径迹发生弯曲。
在上图中，电子束的速度方向向右，磁场方向垂直屏幕 向里，所受洛伦兹力向下。
洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方 向垂直。指向可用左手定则判定： 磁感线垂 直穿 过掌心，
荷兰物理学家，他是 电子论的创始人、相对论 中洛伦兹变换的建立者， 1902年获得诺贝尔物理学 奖。
他被爱因斯坦称 为"时代最伟大，最高尚 的人"。
洛伦兹
(1853—1928)
5
N
6
(二)洛伦兹力方向的判断——左手定则
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|V
V、
B
垂直于纲面向里
V、 B
F 垂直于织面向外
(三)洛伦兹力的大小(请根据以下模型及
的作用。显像管通过
控制电子束打在荧光屏上的位置
构成画面。为了让显示器有清晰的图像，显像管的设计、生产
及使用都应该注意防止
对成像的干扰。
答：洛伦兹力，外加信号控制的磁场，磁场
40
回旋加速器
美 国 质子同步加速器
生亮点。磁场随外加信号改变时，电子束在荧光屏上产生的亮 点位置也发生相应的变化。
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动态圆
（1）速度大小相同，方向不同
（2）速度方向相同，大小不同 （3）速度大小方向相同，入射位置不 同
带电粒子在有界磁场中的运动
B
v
•A.
•B.
•C.
•D.
带电粒子在有界磁场中的运动 如图所示，宽为 d的有界匀强磁场的边界为PQ、MN，一个质量 为m，带电量为-q的微粒子沿图示方向以速度v0垂直射入磁场， 磁感应强度为B，要使粒子不能从边界MN射出，粒子的入射速 度v0的最大值是多大？
为什么磁场对通电导线有作用力?
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.所以安培力是洛伦兹力 的宏观表现.
安培力
宏观表现 微观原因
磁场对电流的作用
果
因
洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用
F +
I
I
F
-
（1）洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手,使拇指与其余四指 垂直且处于同一平面内;让磁感线从掌心 进入,使四指指向正电荷运动的方向（或 负电荷运动的反方向）,拇指所指的方向 就是正电荷所受洛伦兹力的方向
一、洛伦兹力
结论：磁场对运动电荷有作用力.
现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，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。
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
荷兰物理学家，他 是电子论的创始人、相 对论中洛伦兹变换的建 立者，并因在原子物理 中的重要贡献（塞曼效 应）获得第二届（1902 年）诺贝尔物理学奖。 被爱因斯坦称为“我们 时代最伟大，最高尚的 人”。
F q v
-q F
v
利用左手定则判断电子束弯曲方向
未加磁场时的电子束运动径迹
训练巩固：试判断下图中的带电粒子 刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 F垂直于 纸面向外
B
B v
F B
v
乙
v
丙
F
甲
（2）洛伦兹力的大小
设有一段长为L，横截 面积为S的直导线，单位 体积内的自由电荷数为n， 每个自由电荷的电荷量为 q，自由电荷定向移动的 速率为v.这段通电导线垂 直磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中，求
2
mv R qB
2、圆周运动的周期 2 m 2 R T T qB v
3)当υ与B夹一般角度时
V2
V
B
θ V1
等距螺旋
垂直于B方向上： 匀速圆周运动 平行于B方向上： 匀速直线运动
垂直磁场方向半径：
R＝mvsinθ/qB
T=2πm/qB
平行磁场方向螺距：
d＝2πmvcosθ/qB
非匀强磁场
工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的 低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。
2)实验演示（验证） ①不加磁场时观察电子束的径迹
②给励磁线圈通电,观察电子束的径迹 ③保持出射电子的速度不变,改变磁感应
强度,观察电子束径迹的变化
④保持磁感应强度不变,改变出射电子的
速度,观察电子束径迹的变化
3)实验结论 ①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电 粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动 ②洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动 所需的向心力 ③磁感应强度不变，粒子射入的速度增加, 轨道半径增大 ④粒子射入速度不变，磁感应强度增大， 轨道半径减小
带电粒子在有界磁场中的运动
带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动
解题思路
找 圆 心 画 轨 迹 求 半 径
解决这类问题需要用到： 物理中的洛伦兹力，圆周运动的知识 数学中的几何知识，如圆的性质
①圆心的确定 基本思路：圆心一定在与速度方向垂直 的直线上，通常有两种方法： a、两个速度方向垂直线的交点。 O （常用在有界磁场的入射与出射方向 已知的情况下）
I
电子
√
带电粒子在汽 泡室运动径迹 的照片.有的 粒子运动过程 中能量降低, 速度减小,径 迹就呈螺旋形.
一般的曲线运动：Ft=mat，Fn=man
v qvB = m ρ
2
实验验证：洛伦兹力演示仪
构造:
励磁线圈
电子枪
加速电压 选择挡
磁场强弱 选择挡
两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场
沿径向射入必沿径向射出
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I (2)通电导线所受的安培力
nqvS
F安 BIL B(nqvS) L
(3)这段导线内的自由电荷数
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F安 B(nqvS) L F洛 qvB N nSL
v
v
F 磁感应强度的另一种定义方式 B = (v⊥B) qv
F = qv× B
B
v
丁
F垂直于 纸面向外
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
①从理论上分析
利用力与运动的关系
牛顿运动定律+运动学公式
②从实验上验证
(1)当υ∥B时，所受洛仑兹力为零， 做匀速直线运动；
(2)当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力， 做匀速圆周运动；
1、圆周运动的半径
v qvB m R
5、磁场对运动电荷的作用力
------洛伦兹力
磁场对通电导线的作用力
大小: F BIL sin 安培力: θ为B和IL 方向: 左手定则 之间的夹角
【思考】既然磁场对电流有力的作用, 而电流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?
阴极射线管
结构:
原理: 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的显示电子束的运动轨迹。
V
b、一个速度方向的垂直线和一条弦的 中垂线的交点
O
②半径的确定
主要由三角形几何关系求出（一般是三角形的边边关系、 边角关系、全等、相似等）。例如：已知出射速度与水平方 向夹角θ ，磁场宽度为d，则有关系式r=d/sinθ ，如图所示。 再例如：已知出射速度与水平方向夹角θ 和圆形磁场区域的 半径r，则有关系式R=rcot ,如图所示。 2
F洛 qvB
F洛 0
(v⊥B)
(v∥B)
V2 V1
当运动电荷的速度v 方向与磁感应强度B方向 的夹角为θ，电荷所受的 洛伦兹力大小为
F洛 qvB sin
对洛伦兹力的深入理解
1、洛伦兹力的方向
① F⊥B，F⊥v
但v与B不一定垂直。
F洛 B
② F垂直于v和B构成的平面。
v
2、洛伦兹力的大小 F=qVBsinθ θ为v与B之间的夹角 3、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速 度的大小.洛伦兹力对电荷总是不做功.