5.5探究洛伦兹力演示
高中物理选修31：第5章《探究洛伦兹力》课件(共17张PPT)
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⊥
5 .5安培力、洛伦兹力
Fab
l1
b
B
Fbc
l 2 o'
ˆ n Pm
考虑方向： M P m B
Pm B sin
上述结论具有普遍 意义（也适用于带电
粒子沿任意闭合回路 的运动或自旋磁矩在 磁场中受的力矩） 。
Pm 右旋 力矩方向为：四指从 到 B ，大拇指指向。
§5.5 洛仑兹力 霍尔效应 1. 洛仑兹力
R
dl Rd
Fx
0
IB cos Rd 0
IB sinRd IB2R
0
例2 计算半径为R的半圆导线在均匀磁场 B中所受的力。
半径为R的半圆导线的安培力： 大小： F BI 2R
B
I
F
R
方向： 沿平面竖直向上
等效于长度为2R，电流为I的直导线所 （起点和终点重合）受的力 推广： 任何载流导线在均匀磁场中受力等效 于一直导线（起点和终点重合）所受 的力
IB VH h B
+
I
VH
定量分析：
h b
A - - - - + + + + + B
B
I
+ VH
A -
f B B
-
-
+
v
+
q
-
B
fE
+
+
I
运动电荷 所受洛仑兹力：
U A U B EH b v Bb f B qv B q e I nqv S nev bh 电场力： f E qEH I 二者平衡时： vb neh qv B qEH
5.5探究洛伦兹力(学)剖析
5.5探究洛伦兹力课标解读重点难点1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小．通过理论推导洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风．2.知道带电粒子垂直进入匀强磁场时做匀速圆周运动的规律.1.洛伦兹力的大小和方向．(重点)2.带电粒子在磁场中的运动．(重点)3.推导洛伦兹力的公式．(难点)4.计算带电粒子在磁场中运动的问题．(难点) 洛伦兹力以及方向1.基本知识(1)洛伦兹力：磁场对的作用力．(2)左手定则：伸直左手，让大拇指与四指垂直且在同一平面内，四指方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5－5－1所示．对于负电荷，四指指向方向．(3)方向特点：①如果v⊥B，则f⊥B，f⊥v，所以B、v、f三者互相垂直．②如果v与B不垂直，则f⊥B，f⊥v，所以f垂直于决定的平面．2．思考判断(1)只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．()(2)洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．()(3)洛伦兹力始终和带电粒子速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功．()3．探究交流洛伦兹力的方向是由什么因素决定的？为什么洛伦兹力不能改变速度的大小？洛伦兹力的大小1.基本知识(1)思路：磁场对通电导体的安培力，是由作用在的力引起的．图5－5－1(2)推导过程：长为L 的导体垂直磁场放置，通入电流为I ，受到的安培力F ＝，而I ＝nqS v ，导体中的电荷总数为N ＝nLS ，所以每个电荷受到的磁场力(即洛伦兹力)为f ＝F /N ＝.(3)公式：(4)成立条件：．2．思考判断(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现．()(2)当带电粒子速度方向与磁场方向平行时洛伦兹力最大．() (3)将磁铁靠近阴极射线管，磁场越强，电子束的弯曲越明显．()3．探究交流电荷在电场中一定受电场力作用，想一想，电荷在磁场中也一定受洛伦兹力作用吗？带电粒子在磁场中的运动1.基本知识(1)带电粒子垂直进入磁场，只受洛伦兹力作用，带电粒子做，提供向心力．(2)轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v2r ，由此推得r ＝mv Bq. (3)运动周期：由T ＝2πr v 和r ＝mv Bq ，联立求得T ＝2πmBq. 2．思考判断(1)当带电粒子速度方向与磁场方向相同时，粒子做匀加速运动．() (2)带电粒子速度越大，在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径越大．() (3)速度越大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期越大．()3．探究交流怎样推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式？对洛伦兹力的理解【问题导思】1．洛伦兹力的方向有什么特点？2．洛伦兹力和安培力有什么关系？1．洛伦兹力的方向洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f总是垂直于B和v所在的平面．2．洛伦兹力和安培力的关系(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．(2)大小关系：F安＝Nf.(N是导体中定向运动的电荷数)(3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断．(4)洛伦兹力永远不做功，但安培力可以做功．3．洛伦兹力和电场力的对比洛伦兹力电场力作用对象仅在运动电荷的速度方向与B不平行时，运动电荷才受到洛伦兹力带电粒子只要处在电场中，一定受到电场力大小方向f＝qvsin θ，方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断F＝qE，F的方向与E同向或反向特点洛伦兹力永不做功电场力可做正功、负功或不做功相同点反映了电场和磁场都具有力的性质来自宇宙的质子流，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()A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地点，稍向东偏转C．相对于预定地点，稍向西偏转D．相对于预定地点，稍向北偏转1．(2012·上海奉贤区高二检测)如图5－5－2所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一水平面内，则阴极射线将()A．向外偏转B．向里偏转C．向上偏转D．向下偏转带电粒子在匀强磁场中运动的解题方法【问题导思】1．带电粒子在磁场中的运动轨迹由哪些因素决定？2．根据几何知识，如何确定带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心？1．定圆心图5－5－2(1)知磁场中两点速度方向，则带电粒子在两点所受洛伦兹力作用线的交点即为圆心．如图5－5－3(a)所示．(2)知磁场中一点速度方向和另一点位置，则该点所受洛伦兹力作用线与这两点连线的中垂线的交点即为圆心，如图5－5－3(b)所示．2．求半径画圆弧后，再画过入射点、出射点的半径并作出辅助三角形，最后由几何知识求出半径．3．求运动时间(1)利用t ＝θ2πT 求．即：先求周期T ，再求圆心角θ.(2)圆心角的确定①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫偏向角．偏向角等于圆心角，即α＝φ，如图5－5－4所示．②某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即α＝2θ.(3)由公式r ＝mvqB 知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，轨道半径跟运动速率成正比．(4)由公式T ＝2πmqB 知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和运动速率均无关，而与比荷qm成反比．(2012·漳州一中高二检测)如图5－5－5所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场，电子束经过磁场区域后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子的质量为m ，电荷量为e ，不计电子之间的相互作用力及电子所受的重力．求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R ；图5－5－4图5－5－3ab(2)电子在磁场中运动的时间t；(3)圆形磁场区域的半径r.图5－5－52．(2012·汕头高二检测)如图5－5－6所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强电场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间是多少？图5－5－6【备选例题】一宽为L的匀强磁场区域，磁感应强度为B，如图教5－5－2所示，一质量为m、电荷量为－q的粒子以某一速度(方向如图所示)射入磁场．若不使粒子从右边界飞出，则其最大速度应为多大？(不计粒子重力)图教5－5－2综合解题方略——带电粒子在磁场中运动的临界问题(2013·厦门一中高二期末)如图5－5－7所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入．已知两板之间距离为 d.板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)．图5－5－7规律总结：解答此类问题一般步骤是：1．由题意明确粒子带电正负，由左手定则确定受力方向和偏转方向．2．画出轨迹示意图，寻找临界条件，判断是否多解等．3．根据几何关系确定半径．4．根据洛伦兹力提供向心力列出方程，求出结果并判断是否符合临界条件，是否还有其他解．1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是()A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图5－5－8所示，则()A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变图5－5－8 3．(2012·杭州高二检测)两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力做匀速圆周运动() A．若速度相等，则半径必相等B．若质量相等，则周期必相等C．若质量和速度乘积大小相等，则半径必相等D．若动能相等，则周期必相等4．如图5－5－9所示，带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面)，则带电粒子的可能轨迹是()A ．aB ．bC ．cD ．d5．一初速度为零的质子(质量m ＝1.67×10－27kg ，电荷量q ＝1.6×10－19C)，经过电压为 1 880 V 的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T 的匀强磁场中，质子所受的洛伦兹力为多大？1．下列说法正确的是()A ．所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B ．所有电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用C ．一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用D ．运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到洛伦兹力的作用2．(2012·连江一中高二检测)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如下图所示，则磁场最强的是()3．如图5－5－10所示，a 和b 带电荷量相同，以相同动能从A 点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径r a ＝2r b ，则可知(重力不计)()A ．两粒子都带正电，质量比m a /m b ＝4B ．两粒子都带负电，质量比m a /m b ＝4C ．两粒子都带正电，质量比m a /m b ＝1/4D ．两粒子都带负电，质量比m a /m b ＝1/44．(2012·烟台高二检测)粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电荷．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直于纸面向里．则下列四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是()图5－5－9图5－5－105．(2012·莆田六中高二检测)带电油滴以水平速度v 0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图5－5－11所示，若油滴质量为m ，磁感应强度为B ，则下述说法正确的是()A ．油滴必带正电荷，电荷量为2mgv 0BB ．油滴必带负电荷，比荷q m ＝g v 0BC ．油滴必带正电荷，电荷量为mg v 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mg v 0B6．半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出．∠AOB ＝120°，如图5－5－12所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A.3πr 3v 0B.23πr 3v 0C.πr 3v 0D.3πr 3v 07．如图5－5－13所示，有界匀强磁场边界线SP ∥MN ，速度不同的同种带电粒子从S 点沿SP 方向同时射入磁场，其中穿过a 点的粒子速度v 1方向与MN 垂直，穿过b 点的粒子，其速度v 2的方向与MN成60°角．设两粒子从S 到a 、b 所需时间分别为t 1、t 2，则t 1∶t 2为()A ．1∶3B ．4∶3C ．1∶1D ．3∶28．(2012·古田一中高二检测)北半球某处，地磁场水平分量B 1＝0.8×10－4T ，竖直分量B 2＝0.5×10－4T ，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d ＝20 m ，如图5－5－14所示，与两极板相连的电压表(可看做是理想电压表)示数为U ＝0.2 mV ，则()A ．西侧极板电势高，东侧极板电势低B ．西侧极板电势低，东侧极板电势高C ．海水的流速大小为0.125 m/sD ．海水的流速大小为0.2 m/s图5－5－13图5－5－11图5－5－12图5－5－149．(2011·海南高考)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图5－5－15中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是() A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大10．(2012·上海上宁区高二检测)“上海光源”发出的光，是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射．若带正电的粒子以速率v0进入匀强磁场后，在与磁场垂直的平面内做半径为mv0/qB的匀速圆周运动(见图5－5－16)，式中q为粒子的电荷量，m为其质量，B为磁感应强度，则其运动的角速度ω＝________.粒子运行一周所需要的时间称为回旋周期．如果以上情况均保持不变，仅增加粒子进入磁场的速率v0，则回旋周期________(填“增大”、“不变”或“减小”)．11．(2012·宁德高二检测)已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，如图5－5－17所示．重力加速度为g.求：(1)液滴在空间受到几个力的作用；(2)液滴带电荷量及电性；(3)液滴做匀速圆周运动的半径多大．12．如图5－5－18所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为 B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向如图，与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电荷量和质量之比qm.图5－5－18图5－5－15图5－5－16图5－5－17。
5.5 探究洛伦兹力
§5.5 探究洛伦兹力陕西省靖边中学张永好★三维目标1、知识与技能(1) 知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
(2) 知道洛伦兹力大小的推理过程。
(3) 理解洛伦兹力对电荷不做功。
(4) 掌握带电粒子垂直进入磁场的运动情形及相关公式。
(5) 知道v和B不垂直时电粒子进入磁场的运动情形及相关公式。
2、过程与方法(1) 通过实验现象观察，掌握洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。
(2) 通过合理猜想与逻辑推理，明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)。
(3) 通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的公式f=qvB。
3、情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。
★教学重点1、知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2、理解、参与洛仑兹力的公式推导过程，并进一步理解洛仑兹力。
3、撑握带电粒子在磁场中的运动情形。
★教学难点1、洛伦兹力公式的推导。
2、v和B不垂直时，带电粒子在磁场中的运动情形。
★教学方法教师启发、引导，学生自主思考、讨论、交流学习成果。
★教学工具阴极射线管、高压电源、马蹄形磁铁、导线若干、插线板、多媒体、洛伦兹力演示仪★教学课时1课时★教学过程【引入新课】[多媒体展示]——极光图片，在地球的南极和北极地区常常出现极光，科学研究告诉我们，极光产生与地磁场对来自太空的高速带电粒子的作用有关。
早在1892年，荷兰物理学家洛伦兹就研究了磁场对运动电荷的作用力。
为了纪念洛伦兹对物理学的贡献，物理学中将这种力称为洛伦兹力。
让我们来认识一下洛伦兹。
洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz)，荷兰物理学家、数学家。
1853年7月18日生于荷兰的阿纳姆，1928年2月4日逝世于荷兰的哈勒姆。
（为了悼念这位科学的巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的广播、电报、电话中止三分钟。
5.5 探究洛伦兹力
总是:F⊥V F⊥B 即 F⊥SVB
2、洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小.
3、洛伦兹力对电荷总是不做功.
五、带电粒子垂直进入磁场的运动
1、带电粒子垂直射入匀强磁场时，由于f始终与v垂 直，故不改变v的大小，只改变v的方向，使运动电
T 2m
qB
T与v无关
v qB
六、运动电荷在有界磁场做匀速圆周 运动的圆心、半径及运动时间的确定
1、圆心的确定
.当已知入射方向和
出射方向时,可以过入
射点和出射点分别作
入射方向和出射方向
r
的垂线,两条垂线的交
点就是带电粒子运动
圆弧轨道的圆心
V0
Vt r
(2)知磁场中 一点速度方向 和另一点位置， 则该点所受洛 伦兹力作用线 与这两点连线 的中垂线的交 点即为圆心， 如图所示．
4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外），而电荷在磁场中运 动时，磁场力一定不会对电荷做功.
显 像 管 工 作 示 意 图
磁 流 体 发 电 机
磁 流 体 发 电 机
磁 流 体 发 电 机
粒 子 选 择 器
速 度 选 择 器
极光
1.定义： 磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力. 2.方向： 由左手定则判断 （1）洛伦兹力F一定和B、v决定的平面垂直. （2）洛伦兹力只改变速度的方向而不改变其大小. （3）洛伦兹力永远不做功.
二、洛伦兹力的方向
1.左手定则： 伸开左手，使大拇指和
其余四指垂直并与手掌在
f
同一平面内，让磁感线穿
入手心，四指指向正电荷
5.5探究洛伦兹力_演示
注意圆周运动中的有关对称规律：
直 线 边 界：
× × × × × × ××
×
×
×
圆 形 边 界：
1) 如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与 边界的夹角相等； 2) 在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．
d =2d e 0 sin 30 v0 2 eBr 2eBd 由evB m 得：m r v0 v0 2eBd m 6 v0 d 圆心角 偏转角 t= = = 6 eB eB 3v0 轨道半径 r
例1、如图所示，在第Ⅰ象限内有垂直纸面向里的匀强磁 场，一对正、负电子分别以相同速率沿与x轴成30°角的 方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间 之比为 ( B )
A. 1: 2
B.
2 :1
120
C. 1: 3
由t
D. 1:1
2 t1 1 2 3 得 = = t2 2 1 3
m
qB
60
例2、如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂 直于xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒 子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴 正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l， 求该粒子的电荷量和质量之比 思路 画出粒子的运动轨迹，利用圆周运动规律和几何知 识求出粒子的比荷． 解：圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由
带电粒垂直匀进入匀强磁场时运动情况分析
1、运动轨迹：带电粒子进入匀强磁场， 若v B，将做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 f洛 Fn
5.5探究洛伦兹力 演示
洛伦兹力演示仪
问题一：上述带电粒子在匀强磁场中 作圆周运动时向心力由谁提供？
问题二：上述带电粒子在匀强磁场中 作圆周运动时的轨道半径如何表示？ 问题三：上述带电粒子在匀强磁场中 作圆周运动时的运动周期如何表示？
问题一：上述带电粒子在 匀强磁场中作圆周运动时 向心力由谁提供？
问题二：上述带电粒子在 匀强磁场中作圆周运动时 的轨道半径如何表示？
f qvB mg
mg B qv
【例2】已知一质子以5×107m/s的速度沿上
图所示方向进入磁感应强度B=2T的匀强磁
场中，质子受的洛伦兹力为多大？
解：f=qvBcos30=1.3ⅹ10-11N
二、带电粒子在磁场中的运动
由左手定则可知：当质量为 m，带电量为q的带电粒子，以速 率v垂直进入匀强磁场中时，受 到的洛伦兹力与其运动方向始终 垂直，试分析讨论其在匀强磁场 中如何运动？
结论：若v⊥B, f=Bvq
若v∥B, f=0 若v与B有夹角θ ,f=Bvqsinθ
B1 B2
【例1】质量为m，带电量为q的带电粒子， 以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中， 恰好做匀速直线运动．求：磁场的磁感 应强度及带电粒子的电性．
解：带电粒子所受重力的方向竖直向下， 洛伦兹力一定是竖直向上，大小等于重力， 这样才能使带电粒子做匀速直线运动。所 以其带正电，所受洛伦兹力大小为：
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”。
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
一、洛伦兹力的方向
度沪科版选修31 5.5 探究洛伦兹力 课件(共15张PPT)
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i
i
分析左图中导线静止及向上运 动时F安及f洛的方向。
思考：
1、F安一定是导线上所有电 荷所受f洛的合力吗？ 2、F安与导线速度方向垂直 吗？做功吗？f洛与电荷速度 方向垂直吗？做功吗？
B．洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行 C．洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方 向垂直 D．带电粒子运动方向与磁场平行时，一定不 受洛伦兹力的作用
理解练习
v f洛
vv
f洛
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•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/9/142021/9/14Tuesday, September 14, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/142021/9/142021/9/149/14/2021 8:11:46 AM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/142021/9/142021/9/14Sep-2114-Sep-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/9/142021/9/142021/9/14Tuesday, September 14, 2021
B．r1≠r2，T1≠T2
C．r1＝r2，T1＝T2
D．r1≠r2，T1＝T2
理解练习
已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2＝1∶4， 电荷量之比q1∶q2＝1∶2，氢核与氦核以v1∶v2＝ 4∶1的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀 速圆周运动，则氢核与氦核的半径之比r1∶r2＝ ________，周期之比T1∶T2＝________.若它们以相同 的动能垂直射入磁场，则氢核与氦核的半径之比 r1′∶r2′＝________，周期之比T1′∶T2′＝________.
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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？
问题六：带电粒子在匀强磁场中做匀 速圆周运动的轨道半径R和运动周期 T表达式分别是什么？
谢谢
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
中轴线
平行。电子速度的大小和磁
感应强度可以分别通过
电电粒子在磁场中的运动 观察现象，思考讨论导学案上的问题
二、实验探究
洛伦兹力演示仪
1、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。
两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场
• 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
三、理论验证
一带电量为 –q ，质量为m ，速度为v的带电粒子（不计 重力）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，如右图所 示。请思考下列问题：
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？
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？