高三物理《磁场对运动电荷的作用力》学案1.docVIP

磁场 第四节 磁场对运动电荷的作用 【课前复习】 会做了，学习新课才能有保障 1．磁场对电流有_____的作用，电流是由_____的定向移动形成的．磁场对电流的作用力通常称为_____，当导线与磁场垂直时，安培力大小的计算公式F_____． 2．电流的微观表达式为____________． 1．力　 电荷　 安培力　 BIL 2．InqSv 先看书，再来做一做 1．磁场对运动电荷的作用力通常叫_____力．当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的作用力，等于电荷的_____和_____跟_____三者的乘积．若用公式来表示，可写为F_____． 2．运动电荷在磁场中的受力方向用_____定则来判定．应用时，让_____穿过左手手心，_____指向_____电荷运动的方向，大拇指所指就是运动电荷所受_____的方向． 3．当电荷的运动方向跟磁场方向_____时，电荷不受磁场的作用力． 【学习目标】 1．知道什么是洛伦兹力．知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时，电荷受到的洛伦兹力最小，等于零；电荷运动方向与磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大，等于qvB 2．会用公式FqvB解答有关问题． 3．会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题． 【基础知识精讲】 课文全解 洛伦兹力 1．定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力． 2．产生洛伦兹力的条件：①电荷对磁场有相对运动．磁场对与其相对静止的电荷不会产生洛伦兹力作用．②电荷的运动速度方向与磁场方向不平行．通电导线所受的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛伦兹力的宏观表现．而当通电导线电流方向与磁场方向平行时，导体所受安培力为零，因此当电荷运动方向与磁场方向平行时，它所受的洛伦兹力为零． 15－4－1所示，一电子沿轴线OO′射入通电螺线管，电子在磁场中不受洛伦兹力作用，它沿OO′做匀速直线运动． 15－4－1 3．洛伦兹力大小:当电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零；当电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，等于qvB0和qvBF＝qvB只适用于求v⊥B时粒子受的洛伦兹力．若不垂直时，找运动速度在垂直磁场方向的速度分量v⊥，然后代入F＝qv⊥B计算． 4．洛伦兹力的方向：洛伦兹力方向用左手定则判断，左手四指指正电荷的运动方向（负电荷时，指实际运动方向的反方向），大拇指的指向为洛伦兹力的方向．若vB垂直，磁场可斜穿入手心．洛伦兹力方向F既垂直于v，也垂直于B，但B与v不一定垂直． 5．洛伦兹力不做功．因为洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力不能改变速度的大小，只能改变速度的方向，洛伦兹力对运动电荷不做功． 问题1：洛伦兹力F＝qvB的推导 15－4－2所示，导体棒长为L，通过的电流强度为I，匀强磁场磁感应强度为B，棒垂直放入磁场时所受的安培力为： 15－4－2 FBIL 设棒内单位体积内自由电荷个数为n，每个电荷电量为q，电荷定向移动速度为v，导体横截面积为S，则在t时间内通过导体横截面积的电量为：Q＝vtS·n·q 棒中电流强度为：I＝Q/t＝nqSv F，又因为安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F的合力，故这段导体棒受到的安培力大小F安＝BIL＝nBqSvL＝n·LSF，F＝qvB． 上式中各量的单位分别为N、C、m/s、T． F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积． 注意：用F＝qvB只能计算运动电荷的速度v与磁感应强度B的方向垂直时的洛伦兹力．若v与B的夹角为θ，洛伦兹力的大小可用F＝qvBsinθ计算．当运动电荷的速度方向与磁感应强度的方向相同（θ＝0)或相反（θ＝180°）时，洛伦兹力等于零． 2：洛伦兹力与电场力的区别 ? 电场力 作用对象 运动电荷 静止或运动电荷 力的大小 F＝Bqv与电荷运动速度有关 F＝Eq与电荷运动速度无关 ? 力的方向 与速度v垂直，也与磁场B垂直，先要区别正、负电荷而后用左手定则判定 与电场强度E的方向平行，正电荷的受电场力与E方向相同，负电荷受的电场力与E的方向相反 ? 作用效果 只改变速度方向，不改变速度大小 ，不对运动电荷做功，电荷动能不变 可改变速度大小、方向，可对运动电荷做功，改变电荷动能 注意事项 ①B＝0，F＝0；F＝0，B不一定为零②电荷正负 E＝0，F＝0；F＝0，E＝0②电荷正负 3：左手定则和安培定则的区分 两定则都各自存在因果关系．安培定则的“原因”是指电流，“结果”是指电流产生的磁感线．左手定则的“原因”是指通电导线（运动的带电粒子）处在磁场中，“结果”是指导线受到了安培力（运动电荷受到洛伦兹力）． ? 【学习方法指导】 ［例1］一电子在磁场中的运动情况如图15－4－3所示．试分析电子所受洛伦兹力的方向． 15－4－3 判断洛伦兹力的方向