55探究洛伦兹力(学).docVIP

5.5探究洛伦兹力 课　标　解　读 重　点　难　点 1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小．通过理论推导洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风． 2.知道带电粒子垂直进入匀强磁场时做匀速圆周运动的规律. 1.洛伦兹力的大小和方向．(重点) 2.带电粒子在磁场中的运动．(重点) 3.推导洛伦兹力的公式．(难点) 4.计算带电粒子在磁场中运动的问题．(难点) 洛伦兹力以及方向 1.基本知识 (1)洛伦兹力：磁场对 的作用力． (2)左手定则：伸直左手，让大拇指与四指垂直且在同一平面内，四指 方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5－5－1所示．对于负电荷，四指指向 方向． (3)方向特点： ①如果v⊥B，则f⊥B，f⊥v，所以B、v、f三者互相垂直． ②如果v与B不垂直，则f⊥B，f⊥v，所以f垂直于 决定的平面． 2．思考判断 (1)只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．( ) (2)洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．( ) (3)洛伦兹力始终和带电粒子速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功．( ) 3．探究交流 洛伦兹力的方向是由什么因素决定的？为什么洛伦兹力不能改变速度的大小？ 洛伦兹力的大小 1.基本知识 (1)思路：磁场对通电导体的安培力，是由作用在 的力引起的． (2)推导过程：长为L的导体垂直磁场放置，通入电流为I，受到的安培力F＝ ，而I＝nqSv，导体中的电荷总数为N＝nLS，所以每个电荷受到的磁场力(即洛伦兹力)为f＝F/N＝ . (3)公式： (4)成立条件： ． 2．思考判断 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现．( ) (2)当带电粒子速度方向与磁场方向平行时洛伦兹力最大．( ) (3)将磁铁靠近阴极射线管，磁场越强，电子束的弯曲越明显．( ) 3．探究交流 电荷在电场中一定受电场力作用，想一想，电荷在磁场中也一定受洛伦兹力作用吗？ 带电粒子在磁场中的运动 1.基本知识 (1)带电粒子垂直进入磁场，只受洛伦兹力作用，带电粒子做 ， 提供向心力． (2)轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，由此推得r＝. (3)运动周期：由T＝和r＝，联立求得T＝. 2．思考判断 (1)当带电粒子速度方向与磁场方向相同时，粒子做匀加速运动．( ) (2)带电粒子速度越大，在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径越大．( ) (3)速度越大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期越大．( ) 3．探究交流 怎样推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式？ 对洛伦兹力的理解 【问题导思】 1．洛伦兹力的方向有什么特点？ 2．洛伦兹力和安培力有什么关系？ 1．洛伦兹力的方向 洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f总是垂直于B和v所在的平面． 2．洛伦兹力和安培力的关系 (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.(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一致，均可用左手定则进行判断． (4)洛伦兹力永远不做功，但安培力可以做功． 3．洛伦兹力和电场力的对比 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＝qvsin θ，方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断 F＝qE，F的方向与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 　 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将(　　) A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点，稍向东偏转 C．相对于预定地点，稍向西偏转 D．相对于预定地点，稍向北偏转 1．(2012·上海奉贤区高二检测)如图5－5－2所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一水平面内，则阴极射线将(　　) A．向外偏转　　　　　　　 B．向里偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 带电粒子在匀强磁场中运动的解题方法 【问题导思】 1．带电粒子在磁场中的运动轨迹由哪些因素决定？ 2．根据几何知识，如何确定带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心？ 1．定圆心 (1)知磁场中两点速度方向，则带电粒子在两点所受洛伦兹力作用线的交点即为圆心．如图5－5－3(a)所示．