选择性必修 第二册 · 人教版
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5 安培力与洛伦兹力复习

免费读1258字2024-07-22

  老师:同学们好,我是北京四中物理教师张莹。今天我们一起来复习安培丽和洛伦兹力的相关知识。我们今天的课程主要包括了以下三个部分,第一,对本章的知识进行梳理与整合。第二,了解物理的核心素养在本章中的体现。第三,应用所学的知识体会其中的物理思想。从整个物理学习的框架上来说,本章属于磁场的一个部分。在前面的学习中,我们了解到了可以从磁感应强度、磁感线和磁通量三个方面去描述磁场,也了解到电流的磁场满足氨酶定则。那么磁场对放入其中的物质有什么力的作用?这就是我们本章研究的重点。通过实验发现,磁场对于通电导线和运动电荷都能产生力的作用,即安培力和洛伦兹力,这是本章的第一节和第二节的知识,也是本章研究的重点。

  老师:这两个力有什么特点?两者之间又有什么样的联系?下面我们一起来复习一下。首先看一下安培力。通电导线在磁场中的力称为安培力,它的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则,即伸出左手,磁感线垂直穿过掌心四指方向指向电流方向,拇指方向即为安培力的方向。当电流方向与磁场方向相互垂直的时候,安培力的大小可以表述为f,等于ILB。我们实验室中常用的磁电式电流表,就是利用了通电导线圈在磁场中受到安培力而转动的原力。

  老师:运动电荷。在磁场中受到的力是洛伦兹力,它的方向也可以用左手定则来判断,即磁感线垂直穿过掌心四指方向,指向正电荷运动方向,拇指方向即为受力方向。当电荷运动的方向与磁场方向相互垂直时,我们可以知道洛伦兹力的大小为f,等于QVB显像馆电视机中依旧应用了洛伦兹力使电子树偏转的原理。那么这两个力又有什么样的联系?通过概念的复习,我们不难发现,这两个力都是描述磁场与物质的相互作用,只是研究对象不同,前者是研究磁场对于通电导线的力的作用,后者是研究磁场对于运动电荷的力的作用。这一点与我们前面学过的电场与电荷的相互作用非常相似,在物理学上它们都体现了场与物质的相互作用,说明場是一种真实存在的物质。

  老师:进一步的,电荷的定向移动形成了电流,所以我们在宏观上对于电流的力的作用,在外观上也可以理解为对于每一个定向移动电荷的力的作用。所以说,安培力是洛伦兹力的宏观体现,而洛伦兹力是安培力的一个微观本质,正因为这样,这两个力的方向都可以用左手定则来判断。

  老师:本章的第三节讲的是带电粒子在匀强磁场中的运动,它实际上是洛伦兹力应用的一个知识。那么带电粒子可以在磁场中做哪些运动?如果粒子与速度方向与磁场方向平行,那么通过分析可以知道粒子不受洛伦兹力,如果忽略重力的话,粒子将作匀速直线运动。而当粒子垂直于磁场入射时,通过分析可以知道,粒子将会受到一个时刻与它速度相垂直的洛伦兹力的作用,那在这个粒的作用下,粒子将会作匀速圆周运动轨迹如图所示。

  老师:此时洛伦兹力提供向心力,即QVB等于MV方比r,那由这个式子我们可以计算出来粒子运动的半径,r等于m,v除以bq以及

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