第一章 《安培力和洛伦兹力 》课件 高二物理人教版选必二

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经典力学的局限性授课教师：docer读秀高中物理选必二第一章《安培力和洛伦兹力》单元复习 1. 认识安培力和洛伦兹力的本质，明确两者“宏观表现与微观根源”的内在联系。 2. 掌握左手定则，能精准判断安培力（磁场、电流方向关系）和洛伦兹力（磁场、粒子运动方向及电性关系）的方向。 3. 熟练运用安培力公式 F=BILsinθ、洛伦兹力公式 F=qvB （垂直入射场景）进行定量计算。 4. 理解带电粒子垂直进入匀强磁场时做匀速圆周运动的规律，会推导并应用半径公式 r= 和周期公式 T= 。 5. 知晓磁电式电流表、质谱仪、回旋加速器的工作原理，能分析相关简单实际问题。 单元学习目标 1. 物理观念：构建磁场对电流、运动电荷的相互作用模型，深化场的物质观与运动和相互作用观念。 2. 科学思维：通过演绎推理推导相关公式，建立“物理建模→理论分析→数学推导”的解题路径，提升矢量分析能力。 3. 科学探究：通过实验探究安培力、洛伦兹力的方向与大小影响因素，掌握控制变量法，培养实验观察和数据分析能力。 4. 科学态度与责任：体会物理规律对电动机、电磁弹射等技术的推动作用，关注科技应用与环保价值，增强科技强国意识。重点：1.安培力作用下的力学问题2.带电粒子在磁场中的运动3. 实际应用模型：磁电式电流表（安培力带动线圈偏转）、质谱仪（利用洛伦兹力提供向心力分离带电粒子）、回旋加速器（周期性洛伦兹力改变方向，电场加速）的工作原理分析。难点：带电粒子在复合场中的运动。单元学习重难点本章思维导图第一章 安培力与洛伦兹力1.磁场与磁感应强度(1)磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用。(2)磁感应强度①物理意义：描述磁场的强弱和 。②定义式：B＝___(通电导线垂直于磁场的情况下)。③方向：小磁针静止时N极所指的方向。④单位：特斯拉，简称特，符号为T。力方向 磁场与磁感应强度(3)电流的磁场1.安培力： 在磁场中受的力称为安培力。2.安培力的大小(1)当B、I垂直时，F＝ 。(2)若B与I夹角为θ，将B沿垂直于I和平行于I的方向正交分解，取垂直分量，可得F＝ 。注意：θ是磁感应强度的方向与导线的夹角。当θ＝0或180°，即磁感应强度的方向与导线平行时，F＝0。通电导线IlBIlBsin θ安培力(3)l是指有效长度。弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的直线垂直于磁场方向的投影长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端指向末端，如图所示。如图所示，有效长度为　　　　(选填“LAB”或“LAC”)。LAB3.安培力的方向左手定则：伸开左手，使 与 垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使 指向电流的方向 ，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。4.同向电流相互 ，反向电流相互 。拇指其余四个手指四指拇指吸引排斥1.洛伦兹力的定义磁场对 的作用力。2.洛伦兹力的大小(1)v∥B时，F＝ ；(2)v⊥B时，F＝ ；(3)v与B的夹角为θ时，F＝qvBsin θ。运动电荷0qvB洛仑磁力3.洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则，注意四指应指向 电荷运动的方向或 电荷运动的反方向；(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于 决定的平面。(注意B和v不一定垂直)4.洛伦兹力与安培力的联系及区别(1) 是 的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。(2) 可以做功，而 对运动电荷不做功。注意：洛伦兹力的分力可能对运动电荷做功。正负B、v安培力洛伦兹力安培力洛伦兹力5.洛伦兹力与静电力的比较 匀速直线匀速圆周  带电粒子在匀强磁场中的运动 无关比荷磁感应强度 3.粒子轨迹圆心的确定，半径、运动时间的计算方法(1)圆心的确定方法①若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图甲。②若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，弦的中垂线与速度垂线的交点即为圆心，如图乙。         质谱仪1.构造如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源。2.原理交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙就被加速一次。回旋加速器  磁感应强度B盒半径R无关 1.速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直。(如图) (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是________________ ，即 ，v＝____。洛伦兹力与静电力平衡qvB＝qE  电场与磁场叠加的应用实例分析(3)速度选择器只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量。(4)速度选择器具有单向性，改变粒子的入射速度方向，不能实现速度选择功能。2.磁流体发电机(1)原理：如图所示，等离子体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在B、A板上，产生电势差，它可以把离子的 通过磁场转化为 。动能电能(2)电源正、负极判断：根据左手定则可判断出图中的 板是发电机的正极。B 静电力和洛伦兹力BdvBdv  4.霍尔元件(1)定义：高为h、宽为d的导体(自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体的 和 之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压。(2)电势高低的判断：如图，导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，若自由电荷是电子，则下表面A'的电势 ；若自由电荷是正电荷，则下表面A'的电势 。上表面A下表面A'高低 带电粒子在有界匀强磁场中运动时的常见情形 题型一: 带电粒子在有界磁场中的运动【例1】(多选)如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正负离子(不计重力)，从点O以相同的速率先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正负离子在磁场中(　　)A．运动时间相同B．运动轨道的半径相同C．重新回到边界时速度的大小和方向相同D．重新回到边界的位置与O点距离相等答案：BCD  答案：A  圆形边界(进出磁场具有对称性)【例3】如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(　　)A．三个粒子都带负电荷B．c粒子运动速率最小C．c粒子在磁场中运动时间最短D．它们做圆周运动的周期Ta