5.5 探究洛伦兹力1

进一步探究:
v v B
θ
B2
B
q
B1
f =qvB1=qvBsinθ
带电粒子在运动过程 中，洛伦兹力的方向 既和运动方向垂直又 和磁场方向垂直，即 垂直于速度方向与磁 场方向确定的平面。
v1
θ
v
v2
B
f =qv1B=qvBsinθBiblioteka Baidu
思考与讨论
1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方 向有什么关系？ 2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什 么影响？ 3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
安培力与洛伦兹力的关系：
安培力
微观 宏观
洛伦兹力
洛伦兹是荷兰物理学家、 数学家，1853年7月18日生 于阿纳姆。洛伦兹创立了经 典电子论，提出了洛伦兹变 换公式，1902年与其学生塞 曼共同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”。
洛伦兹（1853—1928）
探究一:如何判断洛伦兹力的方向?
（1）怎样判断安培力方向？
（2）安培力和洛伦兹力间有什么关系？ （3）你能从中得到什么样的启示？
探究一:如何判断洛伦兹力的方向?
推理：左手定则可以判断安培力的方向，
大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表 现为安培力，所以可以用左手定则判断 洛伦兹力的方向。
震撼人心的极光
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回顾 联想和猜测
1、电流是如何形成的？ 2、磁场为什么会对通电导线产生作用力? 3、由上述的两个问题你能联想到什么吗？
实验表明：
1、阴极射线管（电子射线管）中的电子 束在磁场中发生偏转，磁场对运动的电 荷存在力的作用。 2、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用 力叫做洛伦兹力。 3、通电导线在磁场中所受的安培力是 洛伦兹力的宏观表现。
联想猜测:
什么样的探究思路是可能的?
怎么样由宏观进入微观?
设在一磁感强度为B的匀强磁场中，垂直于磁 场方向放入一段通电直导线，横截面积为S，单 位体积中含有的自由电荷数为n，每个电荷的电 量为q，定向移动的速率为v。试推导每个电荷 所受洛仑兹力的大小
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
推导：在导体中任选一截面a ，t时间里通 过a截面的粒子数怎么表示?
下图中的带电粒子刚进入磁场时 所受的洛伦兹力的大小如何 ?
v0
f=0
当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时， 洛伦兹力最小
三、洛伦兹力的大小
1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（ v⊥B） 时，f=qvB.
2.当电荷的运动方向与磁场方向平行 （v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用，即 f=0.
讨论：如果电荷的运动方向与磁场的 方向既不平行，也不垂直时，电荷所 受洛伦兹力情况如何？
思考与讨论 宇宙深处射来的带电 粒子为什么只在地球的两
极引起激光？
五.小结
1.这节课你看了些什么?做了些什么?学到
了些什么? 2.想知道极光是如何形成的吗? 作业布置：
课本P.xx 练习1 、 2、3
探究二:
洛伦兹力的方向与B的方向和v 的方向关系如何?
洛伦兹力方向的特点
B v
洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度 方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。(构成三 维空间) 即使速度方向与磁场方向不垂直,成某一任意角度, 洛伦兹力的方向垂直于磁场和速度所组成的平面
f
探究三:洛伦兹力的大小如何确定?
问题:
1.如何验证?
2.如何区分正负电荷?
洛伦兹力的方向：
用左手定则判定
左手定则：伸开左手，使大拇 指跟其余四指垂直，且处于同 一平面内，把手放于磁场中， 让磁感线垂直穿入手心，四指 指向 正电荷运动方向，那么， 拇指所指的方向就是正电荷所 受洛伦玆力的方向。
注意：左手定则中四指方向应 与正电荷的移动方向相同，与 负电荷的运动方向相反。
四、电视显象管的 工作原理
①没有磁场时电子束打到那一点? ②欲使电子束打到A点,偏转磁场方向如何? ③欲使电子束打到B点,偏转磁场方向如何? ④欲使电子束从A点逐渐向B点移动, 偏转磁场应怎样变化?
地磁场和太阳风
地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱。 从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能 粒子流放出，称为宇宙射线。 地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙 射线起了一定的阻挡作用。
N=vtSn 通过a截面的电量呢? Q=vtSnq 电流 I的微观表达式如何表示? 电流 I= vSnq
截面A
截面B
L
这段导体的长度L如何表示? L=vt 这段导体所受到的安培力呢?
F=BIL=Bnqsvvt
这段导体中运动电荷的总数? 单个运动电荷所受到的作用力
nsvt f=F/nsvt 即
f =qvB