(新课标)湖南省隆回县万和实验学校高中物理运动电荷在磁场中受到的力学案新人教版选修.doc

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1、（新课标）湖南省隆回县万和实验学校高中物理3.5运动电荷在磁场中受到的力学案新人教版选修3-1【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力。2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。3、掌握洛伦兹力大小的推理过程和掌握洛伦兹力大小的计算。4、了解电视机显像管的工作原理。【学习重点和难点】1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向和洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。2、洛伦兹力对带电粒子不做功.【自主学习】一、洛伦兹力的方向和大小1．演示实验：阴极射线管发出的电子束，如上图甲中的径迹是把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，

2、如图乙中电子束的径迹，若调换磁铁南北极的位置，则电子束的径迹会2．洛伦兹力(1)定义：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，而洛伦兹力是安培力的微观本质．3．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．让从掌心进入，并使四指指向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受的方向．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．4．洛伦兹力的大小(1)当时，F＝

3、qvB.(2)当时，F＝0.二、电视显像管的工作原理1．电视显像管应用了电子束的原理．2．电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的控制下一行一行的不断移动，这在电视技术中叫做.【合作探究】1、怎样判断洛伦兹力的方向？【针对性练习】判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向2、洛伦兹力能对电荷做功吗？5/53、洛伦兹力的大小推导假设：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。问题1：这段导线中电流I的

4、微观表达式是多少？I=问题2：这段导体所受的安培力为多大？F=问题3：这段导体中含有多少自由电荷数？N=问题4：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多少？f=4、若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢?5．电视机显像管中应用了哪些物理原理？【精讲点拨】1．对洛伦兹力的进一步理解(1)洛伦兹力的方向①决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向．②在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，F洛⊥B，F洛⊥v即F洛垂直于B和v两者决定的平面．(1)公式F＝qvB中的

5、v是带电粒子相对于磁场的运动速度．(2)判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向，四个手指要伸向负电荷运动的相反方向．(3)电荷运动的方向v和磁场的方向B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向．(2)洛伦兹力与安培力的关系①洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．②尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为．③洛伦兹力恒不做功，但安

6、培力却可以做功．可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然联系，也有显著的区别．2．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力性质洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力电场力是电场对电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷不受洛伦兹力电场中的电荷无论静止、还是沿任何方向运动都要受到电场力方向(1)方向由电荷的正负、磁场的方向以及电荷的运动方向决定，方向之间的关系遵循左手定则(2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直)(1)方向由电荷的正负、电场的方向决定(2)正电荷受力

7、方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE作用效果洛伦兹力只改变电荷运动速度的方向，不能改变速度的大小电场力既可以改变电荷运动的速度方向又可以改变电荷运动速度的大小5/5做功情况洛伦兹力一定不做功电场力可以不做功，也可以做功3．洛伦兹力在现代科技中的应用（1）速度选择器①原理：带电粒子不偏转时qvB=qE，有v=E/B。②特点a．速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电荷量．如上图中若从右侧入射则不能穿出场区．b．速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保

8、证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向．如图中只改变磁场B的方向，粒子将向下偏转．(2)磁流体发电机目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能，如右图表示出了它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒．而从整体上来说是呈电中性)