2019_2020学年高中物理第3章4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力教案教科版

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1、4　磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力[学习目标]　1.通过实验探究，知道磁场对运动电荷有力的作用，知道什么是洛伦兹力．(重点)　2.知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式．(难点)　3.能用洛伦兹力的计算公式计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．(重点)　4.掌握带电粒子在磁场中运动的规律，并能解答有关问题．(重点、难点)一、洛伦兹力1．洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中所受的力．(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是

2、安培力的微观解释．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，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方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷B(A.做功　B．不做功)．3．洛伦兹力的大小(1)当v⊥B时，F洛＝qvB．(2)当v∥B时，F洛＝0．二、带电粒子在磁场中的运动1．运动特点由于带电粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力方向

3、总是与速度方向垂直且大小不变，因此带电粒子将做匀速圆周运动，圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直，其向心力来自洛伦兹力．2．半径公式带电粒子q，以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力．qvB＝m，解得：R＝．3．周期公式由T＝可得：T＝．可见粒子做圆周运动的周期与粒子运动速度v和半径R无关．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电荷在磁场中一定受洛伦兹力．(　　)(2)洛伦兹力一定与电荷运动方向垂直．(　　)(3)电荷运动速度越大，它的洛伦兹力一定越大．(　　)(4)

4、带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大．(　　)(5)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大．(　　)[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×2．如图所示，关于对带电粒子在匀强磁场中运动的方向描述正确的是(　　)B　[由左手定则判断知只有B项正确．]3．质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα，已知mα＝4mp，qα＝2qp，下列选项正确的是(　　)A．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2B．Rp∶Rα＝1∶1

5、，Tp∶Tα＝1∶1C．Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2D．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1A　[由洛伦兹力提供向心力F洛＝qvB＝m得r＝，故＝×＝；由qvB＝mr　得T＝故＝×＝，所以A项正确．]　对洛伦兹力的理解1.洛伦兹力方向的特点(1)(2)洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面．(3)⇒⇒2．洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．②洛伦兹力恒不做功，而安

6、培力可以做功．(2)联系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洛(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均可用左手定则进行判断．3．洛伦兹力与电场力的比较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洛＝qvBsinθ，方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断F＝qE，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

7、特别提醒：(1)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四指要指向负电荷运动的相反方向．(2)电荷运动的方向和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和电荷的速度方向．【例1】　在如图所示的各图中，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．(1)　　　(2)　　　(3)　　　　(4)思路点拨：①用左手定则判断F洛的方向，但要注意四指的指向．②根据F洛＝qvBsinθ求F洛的大小．[解析]　(1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v

8、垂直向左上方．(2)v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin30°，F＝qvBsin30°＝qvB.方向垂直纸面向里．(3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力．(4)v与B垂直，F＝qvB，方向与v垂直向左上方．[答案]　(1)qvB　垂直v向左上方　(2)qvB　垂直纸面向里　(3)不受洛伦兹力　(4)qv