2019学年高二物理人教版学案(选修3-1)：第3章第5节运动电荷在磁场中受到的力1

1、第 5 5 节磁场对运动电荷的作用力导学案、学习目标1 1 知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。2 2、知道洛伦兹力大小的推理过程。3 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。4 4、了解v和 B B 垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。5 5、了解电视显像管的工作原理。二、重点、难点重点：1 1 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。2 2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。这一节承上（安培力）启下（带电粒子在磁场中的运动），是本章的重点。难点：1 1 洛伦兹力对带电粒子不做功。2

2、2、洛伦兹力方向的判断。洛伦兹力计算公式的推导。三、课前预习1.1.探究磁场对运动电荷有力的作用推理：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的猜想：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。验证：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。结论：_ 。物理学中把运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的表现；洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质。2 2 .洛伦兹力的方向（1 1）电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系 左手定则：让磁感线手心，四指指向的方向，或负

3、电荷运动的，拇指所指的方向就是电荷所受的方向。洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。(2) 关于洛伦兹力的方向几点说明：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、磁感应强度的方向当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定 相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变.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，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.3I、判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向，四个手指要指向负电荷运动的反方向.H、电荷运动的速度v和B

4、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. .3 3 .洛伦兹力的大小(1 1)由安培力公式推导洛伦兹力公式如图 3 3-5 5 3 3 所示，导线与磁场垂直，直导线长L,电流为I，导线中运动电荷数为 n,n,截面积为S,电荷的电荷量为q,运动速度为v,试推导每个电荷受的洛伦兹 力的大小：- 。图 3 3 5 5 3 3(2 2)计算洛伦兹力的大小1通电导线与磁场方向平行时：F=F=_ ;2通电导线与磁场方向垂直时：F=F=_ ;3通电导线与磁场方向成B角：F=F=_。(3) 洛伦兹力与安培力的关系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。大小关系：F安= =NF洛，

5、式中的N是导体中的定向运动的电荷数。3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；洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功，在于做功的对象不同。可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的联系，也有显著的区别。4.4.洛伦兹力和静电力的比较洛伦兹力静电力力的概念磁场对在其中的“运动”电荷的作用力电场对放入其中的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 将不受洛伦兹力电场中的电何无论静止还是沿任何方向运动都要受到静电力方向“横向力”1方向由电何正负、 磁场方向以及电何运 动方向

6、决疋，方向之间关系遵循左手疋则2洛伦兹力方向一疋垂直于磁场方向以 及电荷运动方向“纵向力”方向由电何正负、电场方向决定正电何受力方向与电场方向一致，负电何受力方向与电场方向相反大小当v丄B时，F=qvB当v/B时，F= 0 0当v与B夹角0时，F=qvESinSin0F=qE做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功5 5.电视显像管的工作原理（1 1）构造电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成，如图所示。（2 2）原理阴极发射电子，经过偏转线圈（偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直）电子受洛伦兹 力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光。四、预习检测1 1.关

7、于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）A. F、B、v三者必定均保持垂直B. F必定垂直于B v,但B不一定垂直于vC. B必定垂直于F、V,但F不一定垂直于vD. v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B2.2.下列说法正确的是A.A. 运动电荷在磁感应不为零的地方，一定受洛伦兹力的作用B.B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C.C. 洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D.D. 洛伦兹力对带电粒子不做功3.3.如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其

8、中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是（ D D ）4.4.如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。则（）A.A. 若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动B.B. 若电子从右向左飞入，电子将向上偏转C.C. 若电子从右向左飞入，电子将向下偏转D.D.若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动5.5.如图所示是阴极射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（Z Z 轴负方向）偏转，下列措施中可采用的是A A 加一磁场，磁场方向沿z z 轴负方向B.B.加一磁场，磁场方向沿y y 轴正方向C.C.加一电场，电场方向沿z z 轴负方向D.D.加一电场，电场方向沿y y 轴正方向第五节磁场对运动电荷的作用力导学案答案 课前预习1 1.（1 1）磁场对运动电荷有力的作用洛伦兹力宏观2 2.（1 1）穿入 正电荷运动反方向洛伦兹力3 3.(1 1)由安培力F=ILB=nF洛所以洛伦兹力F洛=x x