人教版高二物理 第3章第四節(jié)磁場對運動電荷的作用洛倫茲力課件 教科

1、第四節(jié)磁場對運動電荷的作用洛倫茲力12022/7/30 星期六課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么是洛倫茲力，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向2掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過程，會用公式求洛倫茲力3知道洛倫茲力不做功，它只改變帶電粒子速度方向，不改變其速度大小4掌握帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的規(guī)律和分析方法并能用學(xué)過的知識推導(dǎo)出勻速圓周運動的半徑公式和周期公式重點難點：洛倫茲力的公式推導(dǎo)和勻速圓周運動時半徑、周期公式的應(yīng)用22022/7/30 星期六核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)磁場對運動電荷的作用洛倫茲力課前自主學(xué)案32022/7/30 星期六課前自主學(xué)案一、洛倫茲力1定義：_在磁場中

2、所受的磁場力2與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力是洛倫茲力的_，而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)3洛倫茲力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)讓_從掌心進(jìn)入，并使四指指向_，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受_的方向負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向_運動電荷宏觀表現(xiàn)磁感線正電荷運動方向洛倫茲力相反42022/7/30 星期六4洛倫茲力的大小(1)當(dāng)_時，F(xiàn)洛_.(2)當(dāng)_時，F(xiàn)洛0.二、帶電粒子在勻強磁場中的運動1洛倫茲力不改變帶電粒子速度的_，或者說，洛倫茲力對帶電粒子不_vBqvBvB大小做功52022/7/30 星期六2沿著與磁

3、場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做_洛倫茲力方向總與速度方向垂直，正好起到了_的作用公式：_m .(1)半徑：r_.(2)周期：T_.周期與運動速度、半徑無關(guān)勻速圓周運動向心力qvB62022/7/30 星期六核心要點突破一、對洛倫茲力的理解和認(rèn)識1對洛倫茲力方向的認(rèn)識(1)決定洛倫茲力方向的因素有三個：電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強度的方向當(dāng)電荷電性一定時，其他兩個因素中，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔?2)在研究電荷的運動方向與磁場方向垂直的情況時，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運

4、動方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面72022/7/30 星期六(3)由于洛倫茲力的方向總是跟運動電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力對運動電荷不做功，洛倫茲力只能改變電荷速度的方向，不能改變速度的大小2洛倫茲力大小的理解推導(dǎo)：如圖341所示，直導(dǎo)線長為L，電流為I，導(dǎo)線中運動電荷數(shù)為n，截面積為S，電荷的電荷量為q，運動速度為v，則圖34182022/7/30 星期六92022/7/30 星期六3洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力電場力作用對象僅在運動電荷的速度方向與B不平行時，運動電荷才受到洛倫茲力帶電粒子只要處在電場中，一定受到電場力大小方向F洛qvBsin，方向與B垂直，與v垂直

5、，用左手定則判斷FqE，F(xiàn)的方向與E同向或反向特點洛倫茲力永不做功電場力可做正功、負(fù)功或不做功相同點反映了電場和磁場都具有力的性質(zhì)102022/7/30 星期六特別提醒：(1)判斷負(fù)電荷在磁場中運動受洛倫茲力的方向，四指要指向負(fù)電荷運動的相反方向，也就是電流的方向(2)電荷運動的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強度B和速度方向v.(3)運動電荷不受洛倫茲力作用的位置，磁感應(yīng)強度不一定為零112022/7/30 星期六即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時，會受到洛倫茲力的作用下列表述正確的是()A洛倫茲力對帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C洛倫

6、茲力的大小與速度無關(guān)D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向解析：選B.帶電粒子在磁場中受到的洛倫茲力始終與其運動方向垂直，故洛倫茲力不會對帶電粒子做功，即不改變帶電粒子的動能，或不改變帶電粒子的速度大小，只改變其速度方向，A、D錯，B對據(jù)FqvB知，洛倫茲力大小與帶電粒子的速度大小有關(guān)，C錯122022/7/30 星期六132022/7/30 星期六2分析思路(1)圓心的確定帶電粒子垂直進(jìn)入磁場后，一定做圓周運動，其速度方向一定沿圓周的切線方向，因此圓心的位置必是兩速度方向垂直的交點或某一速度方向的垂線與圓周上兩點連線中垂線的交點，方向如圖342所示圖342142022/7/30 星期六(2)運動

7、半徑大小的確定一般先作入射點、出射點對應(yīng)的半徑，并作出相應(yīng)的輔助三角形，然后利用三角函數(shù)求解出半徑的大小(3)運動時間的確定152022/7/30 星期六(4)圓心角的確定帶電粒子射出磁場的速度方向與射入磁場的速度方向間的夾角叫偏向角偏向角等于圓心角即，如圖343.某段圓弧所對應(yīng)的圓心角是這段圓弧弦切角的二倍，即2.圖343162022/7/30 星期六即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2兩個粒子，電荷量相同，在同一勻強磁場中受磁場力而做勻速圓周運動()A若速率相等，則半徑必相等B若動能相等，則周期必相等C若質(zhì)量相等，則周期必相等D若質(zhì)量與速度的乘積大小相等，則半徑必相等172022/7/30 星

8、期六182022/7/30 星期六課堂互動講練類型一洛倫茲力方向的判斷例1 如圖344所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運動情況是()A沿路徑a運動B沿路徑b運動C沿路徑c運動 D沿路徑d運動圖344192022/7/30 星期六【思路點撥】解答本題時應(yīng)注意以下三點：(1)明確電流周圍磁場的特點(2)由左手定則判定質(zhì)子所受洛倫茲力的方向(3)確定質(zhì)子的運動軌跡202022/7/30 星期六【精講精析】由安培定則可知，電流在下方產(chǎn)生的磁場方向指向紙外，由左手定則可知，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力方向向上則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，

9、因此C、D必錯；由于洛倫茲力方向始終與電荷運動方向垂直，故其運動軌跡必定是曲線，則B正確；A錯誤【答案】B212022/7/30 星期六類型二洛倫茲力大小的計算例2 有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場中，如圖345所示，為了使小球飄離平面，勻強磁場在紙面內(nèi)移動的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？圖345222022/7/30 星期六232022/7/30 星期六【規(guī)律總結(jié)】要注意正確理解帶電粒子受洛倫茲力的條件：(1)帶電粒子必須是運動的，此運動是相對磁場而言的，相對于地面不一定運動(2)應(yīng)用洛倫茲力分析問題時，一定不要忘記Fqv

10、B中有一個速度v，v的變化會影響到洛倫茲力F的大小和方向的變化242022/7/30 星期六變式訓(xùn)練1一初速度為零的質(zhì)子(質(zhì)量m1.671027 kg，電荷量q1.61019 C)，經(jīng)過電壓為1880 V的電場加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為5.0104 T的勻強磁場中，質(zhì)子所受的洛倫茲力為多大？答案：4.81017 N252022/7/30 星期六類型三半徑公式、周期公式的應(yīng)用例3 已知氫核與氦核的質(zhì)量之比m1m214，電荷量之比q1q212，當(dāng)氫核與氦核以v1v241的速度，垂直于磁場方向射入磁場后，分別做勻速圓周運動，則氫核與氦核半徑之比r1r2_，周期之比T1T2_.【思路點撥】粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，一般情況下，半徑公式不要直接使用，特別是做計算題時，應(yīng)先列出洛倫茲力充當(dāng)向心力的方程262022/7/30 星期六【答案】2112272022/7/30 星期六【規(guī)律總結(jié)】(1)掌握粒子在勻強磁場中做圓周運動的軌道半徑和周期公式是解決此題的關(guān)鍵(2)比例法是解物理問題的有效方法之一使用的程序一般是：根據(jù)研究對象的運動過程確定相應(yīng)的物理規(guī)律，根據(jù)題意確定運動過程中的恒量，分析剩余物理量之間的函數(shù)關(guān)系，建立比例式求解282022/7/30 星期六變式訓(xùn)練2如圖346所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度為