新教材物理鲁科版选择性必修第二册课件+第2节+洛伦兹力公开课一等奖课件省课获奖课件

第2节洛伦兹力第1页第2页一、磁场对运动电荷作用任务驱动当用磁铁接近发出阴极射线阴极射线管时，观测电子径迹发生如何变化。提醒：电子径迹发生偏转。课前自主学习第3页1.洛伦兹力：磁场对_________作用力。

2.洛伦兹力大小：f=qvBsinθ，θ为v与B夹角，如图所示。(1)v∥B时，θ=0°或180°，洛伦兹力f=__。(2)v⊥B时，θ=90°，洛伦兹力f=____。(3)v=0时，洛伦兹力f=__。运动电荷0qvB0第4页二、从安培力到洛伦兹力任务驱动安培力和洛伦兹力联系是什么呢？提醒：安培力是洛伦兹力宏观体现。第5页1.洛伦兹力方向：判定办法：左手定则①掌心——磁感线_____穿入掌心；②四指——指向正电荷运动方向或负电荷运动_______；③拇指——指向_________方向。2.方向特点：f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v决定_____。垂直反方向洛伦兹力平面第6页三、带电粒子在匀强磁场中运动任务驱动带电粒子垂直射入匀强磁场中，它将会做什么样运动？提醒：匀速圆周运动。第7页1.粒子运动性质：(1)若v0∥B，则粒子_____________，在磁场中做匀速直线运动。(2)若v0⊥B，则带电粒子在匀强磁场中做_________运动。2.半径和周期公式(v⊥B)：(1)基本公式：qvB=m。(2)导出公式：①半径R=；②周期T=。不受洛伦兹力匀速圆周第8页课堂合作探究主题一洛伦兹力方向【试验情境】

如图所示，给阴极射线管两极加上电压，使阴极射线管工作，就能够观测到电子束沿直线运动。把阴极射线管放置在蹄形磁铁两极之间，变化磁场方向，观察在不一样方向磁场作用下电子束偏转情况。第9页【问题探究】(1)当阴极射线管加上磁场后观测到现象是什么？这一现象说明了什么？提醒：加上磁场后电子束发生了偏转。说明磁场对运动电荷有作用力(洛伦兹力)；磁场方向不一样，偏转方向也不一样。说明洛伦兹力方向与磁场方向有关。第10页(2)安培力是洛伦兹力宏观体现，试结合安培力方向判断办法，思考正、负电荷所受洛伦兹力方向如何判断。提醒：正电荷运动方向为电流方向，即左手定则中大拇指指向为正电荷所受洛伦兹力方向；同理负电荷受力方向为大拇指指向相反方向。第11页(3)试借助左手定则，判断乙图中阴极射线管中电子束受力方向。提醒：阴极射线带负电，受力方向与左手定则中大拇指指向相反，因此在乙图中向下偏。第12页【结论生成】1.三个决定洛伦兹力方向原因：(科学思维)电荷电性(正、负)、速度方向、磁感应强度方向。当电性一定期，其他两个原因决定洛伦兹力方向，假如只让一种原因相反，则洛伦兹力方向肯定相反；假如同步让两个原因相反，则洛伦兹力方向不变。第13页2.f、B、v三者方向间关系：(科学思维)电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，二者关系是不确定。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v所决定平面。第14页3.洛伦兹力特点：(科学思维)洛伦兹力方向随电荷运动方向变化而变化。但无论如何变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只变化电荷运动方向，不变化电荷速度大小。4.洛伦兹力与电场力区分：(科学思维)第15页洛伦兹力f电场力F大小f=qvB(v⊥B)F=qE性质磁场对在其中运动电荷作用力电场对放入其中电荷作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中电荷一定受到电场力作用受力方向一定是f⊥B，f⊥v正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功也许做正功、负功，也也许不做功第16页洛伦兹力f电场力F力为零时，场情况f为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只变化电荷运动速度方向，不变化速度大小既能够变化电荷运动速度大小，也能够变化电荷运动方向第17页【典例示范】在下列图中，运动电荷速度方向、磁感应强度方向和电荷受力方向之间关系正确是(

)第18页【解析】选B。根据左手定则，A中f方向应向上，B中f方向向下，A错误，B正确；C、D中都是v∥B，f=0，C、D错误。第19页【探究训练】1.带电荷量为+q粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确是(

)A.只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B.假如把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则其所受洛伦兹力大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动动能、速度均不变第20页【解析】选B。因洛伦兹力f是矢量，v方向不一样，由左手定则知，f不一样，A错误；由于+q改为-q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f=qvB知大小也不变，B正确；电荷进入磁场时速度方向能够与磁场方向成任意夹角，C错误；由于洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可变化粒子运动方向，使粒子速度方向不停变化，D错误。第21页2.如图所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有图中所示电流直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将(

)A.向上偏转B.向下偏转C.向纸里偏转 D.向纸外偏转第22页【解析】选B。由题图可知，直线电流方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向反方向)知，电子将向下偏转，故B选项正确。第23页【赔偿训练】1.有关电荷所受电场力和洛伦兹力说法中，正确是(

)A.电荷在电场中一定受电场力作用B.电荷在磁场中一定受磁场力作用C.电荷受电场力方向与该处电场方向一致D.电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向不一定垂直第24页【解析】选A。电荷在电场中一定受到电场力作用，A正确；电荷在磁场中不一定受洛伦兹力，当其静止时一定没有洛伦兹力，而运动电荷，当速度方向与磁场方向平行时，没有洛伦兹力作用，B错误；正电荷所受电场力方向一定与该处电场方向相同，而负电荷所受电场力方向则与该处电场方向相反，C错误；电荷所受洛伦兹力与磁场及运动速度组成平面垂直，因此电荷所受洛伦兹力一定与磁场方向垂直，D错误。第25页2.北半球，地磁场磁感应强度竖直分量方向向下(以“×”表达)。假如你家中电视机显像管位置正好处于南北方向，那么由南向北射出电子束在地磁场作用下将向哪个方向偏转(

)A.不偏转B.向东C.向西 D.无法判断第26页【解析】选B。根据左手定则可判断由南向北运动电子束所受洛伦兹力方向向东，因此电子束向东偏转，故选项B正确。第27页主题二洛伦兹力大小【试验情境】电荷定向移动形成电流，在磁场中电流会受到安培力作用，其实安培力就是电荷在磁场中所受洛伦兹力矢量和，安培力是洛伦兹力宏观体现。第28页【问题探究】试结合上述情境，建立物理模型，讨论下列问题：(1)如图，设导线中单位体积内自由电荷数为n，自由电荷电荷量为q，定向移动速度为v。设长度为l导线中自由电荷在时间t内所有通过面积为S横截面。则在时间t内通过横截面电荷量Q是多少？导体中电流I等于多少？第29页提醒：这段导线中所含自由电荷数为N=nSvt，时间t内通过横截面电荷量Q=nSvtq，由电流定义知I==nSvq。第30页(2)请写出这段长为l导线所受安培力F体现式，然后求出每个自由电荷所受洛伦兹力。提醒：这段长为l导线所受安培力F=IlB=nSvqlB，每个自由电荷所受洛伦兹力f==qvB。第31页【结论生成】洛伦兹力与安培力区分和联系(科学思维)洛伦兹力f安培力F区分洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受到磁场力安培力是指通电直导线所受到磁场力洛伦兹力不做功安培力能够做功联系①安培力是洛伦兹力宏观体现，洛伦兹力是安培力微观解释②大小关系：F=Nf(N是导体中定向运动电荷数)③方向关系：洛伦兹力与安培力方向一致，均可用左手定则进行判断第32页【典例示范】如图所示，一带负电滑块从绝缘粗糙斜面顶端滑至底端时速率为v，若加一种垂直于纸面向外匀强磁场，并确保滑块能滑至底端，则它滑至底端时速率(

)A.变大B.变小C.不变 D.条件不足，无法判断第33页【解析】选B。加上磁场后，滑块受一垂直于斜面向下洛伦兹力，使滑块所受摩擦力变大，滑块克服摩擦力做功变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率变小。第34页【探究训练】1.从地面上方A点处自由落下一带电荷量为+q、质量为m粒子，地面附近有如图所示匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里，这时粒子落地速度大小为v1。若电场不变，只将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子落地速度大小为v2，则(

)A.v1>v2 B.v1<v2C.v1=v2 D.无法判定第35页【解析】选A。带电粒子落下后，受重力、电场力、洛伦兹力作用，洛伦兹力方向跟运动方向垂直，不做功，重力做功都同样，但电场力做功有区分。若磁场方向向里，粒子落下后沿电场力方向移动距离大，电场力做功多，故v1>v2。故A正确。第36页2.(多项选择)如图所示，用丝线吊一种质量为m带电(绝缘)小球处于匀强磁场中。空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次通过O点时(

)A.小球动能相同B.丝线所受拉力相同C.小球所受洛伦兹力相同D.小球向心加速度相同第37页【解析】选A、D。带电小球受到洛伦兹力和丝线拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只变化速度方向，不变化速度大小，只有重力做功，故两次通过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次通过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次通过O点洛伦兹力方向相反，丝线拉力大小也就不一样，B、C错误；由a=可知向心加速度相同，D正确。第38页【赔偿训练】1.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，(重力加速度为g)则下述说法正确是(

)A.油滴必带正电荷，电荷量为B.油滴必带负电荷，比荷C.油滴必带负电荷，电荷量为D.油滴带什么电荷都能够，只要满足q=第39页【解析】选A。油滴水平向右做匀速直线运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，由mg=qv0B得其电荷量q=，A正确。第40页2.(多项选择)某空间存在着如图所示水平方向匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B为不带电绝缘块。水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动，在A、B一起向左运动过程中，下列有关A、B受力和运动说法中正确是(

)A.A对B压力变大B.B对A摩擦力保持不变C.A对B摩擦力变大D.两物体运动加速度减小第41页【解析】选A、B。A带正电，在向左运动过程中，受到洛伦兹力方向向下，因此对B压力变大，B对地面压力变大，因此A正确；A、B两物块间没有相正确滑动，是静摩擦力，由于B与地面之间没有摩擦力作用，因此A、B受到协力不变，加速度大小不变，A、B之间摩擦力不变，因此B正确，C、D错误。第42页主题三带电粒子在匀强磁场中运动【试验情境】

如图所示装置称为洛伦兹力演示仪。玻璃泡内电子枪发射出阴极射线，使泡内低压惰性气体发出辉光，这样便可显示出电子轨迹。第43页【问题探究】观测并回答有关问题。(1)没有磁场作用时，观测电子如何运动。提醒：匀速直线运动。(2)外加一磁场，电子垂直射入磁场，电子运动径迹是什么样子？提醒：圆形轨迹。(3)外加一磁场，电子不垂直射入磁场，电子运动径迹是什么样子？提醒：螺旋形轨迹。第44页【结论生成】带电粒子在三类常见有界磁场中运动轨迹示意图(科学思维)(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)第45页(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)第46页(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示，图中α为偏转角，θ为圆心角，且θ=α)

第47页【典例示范】如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直于纸面向里匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子沿圆形区域直径方向以速度v射入磁场，电子束通过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间互相作用力及所受重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹半径R；(2)电子在磁场中运动时间t；(3)圆形磁场区域半径r。第48页【解析】(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB=解得R=(2)设电子做匀速圆周运动周期为T，则T=由如图所示几何关系得圆心角α=θ因此t=T=第49页(3)由如图所示几何关系可知，tan解得r=tan答案：(1)

(2)

(3)第50页【规律办法】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动程序解题法——三步法

第51页【探究训练】(多项选择)(2023·天津等级考)如图所示，在xOy平面第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B匀强磁场，一带电粒子从y轴上M点射入磁场，速度方向与y轴正方向夹角θ=45°。粒子通过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则(

)第52页A.粒子带负电B.粒子速度大小为C.粒子在磁场中运动轨道半径为aD.N与O点相距(+1)a第53页【解析】选A、D。由题意可画出粒子运动轨迹如图所示，通过左手定则可知，粒子带负电，故A正确；在三角形OMO′中，由几何关系可知粒子运动半径为a，又Bqv=m，可知v=，故B、C错误；由几何关系得，ON=r+r=(+1)a，故D正确。第54页【赔偿训练】1.如图所示，一质量为m、带电荷量为q粒子以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内，速度方向跟磁场左边界垂直，从右边界离开磁场时速度方向偏转角θ=30°，磁场区域宽度为d，则下列说法正确是(

)A.该粒子带正电B.磁感应强度B=C.粒子在磁场中做圆周运动半径R=dD.粒子在磁场中运动时间t=第55页【解析】选D。由左手定则可知，该粒子带负电，A错误；分别作出入射方向和出射方向垂线，交点为圆周运动圆心O，由几何关系可得，圆心角θ=30°，半径R==2d，C错误；由洛伦兹力提供向心力，有qvB=m，得R=，将R=2d代入可得B=，B错误；粒子做圆周运动周期T=，将B=代入可得T=，则运动时间t=，D正确。第56页2.如图所示，水平放置平行板长度为L、两板间距也为L，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B匀强磁场，在两板正中央P点有一种不计重力电子(质量为m、电荷量为-e)，目前给电子一水平向右瞬时初速度v0，欲使电子不与平行板相碰撞，则(

)A.v0>或v0<

B.<v0<C.v0> D.v0<第57页【解析】选A。此题疑难点在于确定“不与平行板相碰撞”临界条件。电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R=，如图所示。当R1=时，电子正好与下板相切；当R2

=时，电子正好从下板边缘飞出两平行板(即飞出磁场)。由R1=，解得v1=，由R2=，解得v2=，因此欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v0应满足v0>或v0<，故选项A正确。第58页【课堂小结】第59页课堂素养达标1.带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力作用。下列表述正确是(

)A.洛伦兹力对带电粒子做功B.洛伦兹力不变化带电粒子动能C.洛伦兹力大小与速度无关D.洛伦兹力不变化带电粒子速度方向第60页【解析】选B。洛伦兹力方向总跟速度方向垂直，因此洛伦兹力永不做功，不会变化粒子动能，因此B正确。第61页2.(多项选择)一种电子穿过某一空间而未发生偏转，则(

)A.此空间一定不存在磁场B.此空间也许有磁场，方向与电子速度方向平行C.此空间也许有磁场，方向与