【優(yōu)化方案】高二物理 第3章第四節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用洛倫茲力課件 教科

第四節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用——洛倫茲力課標(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?。?．掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)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(yùn)動的半徑公式和周期公式．重點(diǎn)難點(diǎn)：洛倫茲力的公式推導(dǎo)和勻速圓周運(yùn)動時半徑、周期公式的應(yīng)用．

核心要點(diǎn)突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用——洛倫茲力課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、洛倫茲力1．定義：_________在磁場中所受的磁場力．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(yùn)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(yùn)動電荷宏觀表現(xiàn)磁感線正電荷運(yùn)動方向洛倫茲力相反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(qiáng)磁場中的運(yùn)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______．v⊥BqvBv∥B大小做功2．沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)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(yùn)動速度、半徑無關(guān)勻速圓周運(yùn)動向心力qvB核心要點(diǎn)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(qiáng)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蛔儯?2)在研究電荷的運(yùn)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(yùn)動方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面．(3)由于洛倫茲力的方向總是跟運(yùn)動電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力對運(yùn)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?。?．洛倫茲力大小的理解推導(dǎo)：如圖3－4－1所示，直導(dǎo)線長為L，電流為I，導(dǎo)線中運(yùn)動電荷數(shù)為n，截面積為S，電荷的電荷量為q，運(yùn)動速度為v，則圖3－4－13．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(yùn)動電荷的速度方向與B不平行時，運(yùn)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＝qvBsinθ，方向與B垂直，與v垂直，用左手定則判斷F＝qE，F(xiàn)的方向與E同向或反向特點(diǎn)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(diǎn)反映了電場和磁場都具有力的性質(zhì)特別提醒：：(1)判斷負(fù)電荷荷在磁場中中運(yùn)動受洛洛倫茲力的的方向，四四指要指向向負(fù)電荷運(yùn)運(yùn)動的相反反方向，也也就是電流流的方向．．(2)電荷運(yùn)動的的方向v和B不一定垂直直，但洛倫倫茲力一定定垂直于磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度B和速度方向向v.(3)運(yùn)動動電電荷荷不不受受洛洛倫倫茲茲力力作作用用的的位位置置，，磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度不不一一定定為為零零．．即時時應(yīng)應(yīng)用用(即時時突突破破，，小小試試牛牛刀刀)1．帶帶電電粒粒子子垂垂直直勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場方方向向運(yùn)運(yùn)動動時時，，會會受受到到洛洛倫倫茲茲力力的的作作用用．．下下列列表表述述正正確確的的是是()A．洛倫茲力對對帶電粒子做做功B．洛倫茲力不不改變帶電粒粒子的動能C．洛倫茲力的的大小與速度度無關(guān)D．洛倫茲力不不改變帶電粒粒子的速度方方向解析：選B.帶電粒子在磁磁場中受到的的洛倫茲力始始終與其運(yùn)動動方向垂直，，故洛倫茲力力不會對帶電電粒子做功，，即不改變帶帶電粒子的動動能，或不改改變帶電粒子子的速度大小小，只改變其其速度方向，，A、D錯，B對．據(jù)F＝qvB知，洛倫茲力力大小與帶電電粒子的速度度大小有關(guān)，，C錯．2．分析思路(1)圓心的確定帶電粒子垂直直進(jìn)入磁場后后，一定做圓圓周運(yùn)動，其其速度方向一一定沿圓周的的切線方向，，因此圓心的的位置必是兩兩速度方向垂垂直的交點(diǎn)或或某一速度方方向的垂線與與圓周上兩點(diǎn)點(diǎn)連線中垂線線的交點(diǎn)，方方向如圖3－4－2所示．圖3－4－2(2)運(yùn)動半徑大小小的確定一般先作入射射點(diǎn)、出射點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)的半徑徑，并作出相相應(yīng)的輔助三三角形，然后后利用三角函函數(shù)求解出半半徑的大?。?3)運(yùn)動時間的確確定(4)圓心角的確定定①帶電粒子射射出磁場的速速度方向與射射入磁場的速速度方向間的的夾角φ叫偏向角．偏偏向角等于圓圓心角即φ＝θ，如圖3－4－3.②某段圓弧所對對應(yīng)的圓心角角是這段圓弧弧弦切角的二二倍，即θ＝2α.圖3－4－3即時應(yīng)用(即時突破，小小試牛刀)2．兩個粒子，，電荷量相同同，在同一勻勻強(qiáng)磁場中受受磁場力而做做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動()A．若速率相等等，則半徑必必相等B．若動能相等等，則周期必必相等C．若質(zhì)量相等等，則周期必必相等D．若質(zhì)量與速速度的乘積大大小相等，則則半徑必相等等課堂互動講練類型一洛倫茲力方向的判斷例1如圖3－4－4所示，在真空空中，水平導(dǎo)導(dǎo)線中有恒定定電流I通過，導(dǎo)線的的正下方有一一質(zhì)子初速度度方向與電流流方向相同，，則質(zhì)子可能能的運(yùn)動情況況是()A．沿路徑a運(yùn)動B．沿路徑b運(yùn)動C．沿路徑c運(yùn)動D．沿路徑d運(yùn)動圖3－4－4【思路點(diǎn)撥】解答本題時應(yīng)應(yīng)注意以下三三點(diǎn)：(1)明確電流周圍圍磁場的特點(diǎn)點(diǎn)．(2)由左手定則判判定質(zhì)子所受受洛倫茲力的的方向．(3)確定質(zhì)子的運(yùn)運(yùn)動軌跡．【精講精析】由安培定則可可知，電流在在下方產(chǎn)生的的磁場方向指指向紙外，由由左手定則可可知，質(zhì)子剛剛進(jìn)入磁場時時所受洛倫茲茲力方向向上上．則質(zhì)子的的軌跡必定向向上彎曲，因因此C、D必錯；由于洛倫茲力力方向始終與與電荷運(yùn)動方方向垂直，故故其運(yùn)動軌跡跡必定是曲線線，則B正確；；A錯誤．．【答案】B類型二洛倫茲力大小的計(jì)算例2有一質(zhì)質(zhì)量為為m、電荷荷量為為q的帶正正電的的小球球停在在絕緣緣平面面上，，并處處在磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度為B、方向向垂直直于紙紙面向向里的的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場場中，，如圖圖3－4－5所示，，為了了使小小球飄飄離平平面，，勻強(qiáng)強(qiáng)磁場場在紙紙面內(nèi)內(nèi)移動動的最最小速速度應(yīng)應(yīng)為多多少？？方向向如何何？圖3－4－5【規(guī)律總總結(jié)】要注意意正確確理解解帶電電粒子子受洛洛倫茲茲力的的條件件：(1)帶電粒粒子必必須是是運(yùn)動動的，，此運(yùn)運(yùn)動是是相對對磁場場而言言的，，相對對于地地面不不一定定運(yùn)動動．(2)應(yīng)用洛洛倫茲茲力分分析問問題時時，一一定不不要忘忘記F＝qvB中有一一個速速度v，v的變化化會影影響到到洛倫倫茲力力F的大小小和方方向的的變化化．變式訓(xùn)訓(xùn)練1一初速速度為為零的的質(zhì)子子(質(zhì)量m＝1.67××10－27kg，電荷荷量q＝1.6×10－19C)，經(jīng)過過電壓壓為1880V的電場場加速速后，，垂直直進(jìn)入入磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為為5.0×10－4T的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場場中，，質(zhì)子子所受受的洛洛倫茲茲力為為多大大？答案：：4.8×10－17N類型三半徑公式、周期公式的應(yīng)用例3已知?dú)浜伺c與氦核的質(zhì)質(zhì)量之比m1∶m2＝1∶4，電荷量之之比q1∶q2＝1∶2，當(dāng)氫核與與氦核以v1∶v2＝4∶1的速度，垂垂直于磁場場方向射入入磁場后，，分別做勻勻速圓周運(yùn)運(yùn)動，則氫氫核與氦核核半徑之比比r1∶r2＝________，周期之比比T1∶T2＝________.【思路點(diǎn)撥】粒子在勻強(qiáng)強(qiáng)磁場中做做勻速圓周周運(yùn)動，一一般情況下下，半徑公公式不要直直接使用，，特別是做做計(jì)算題時時，應(yīng)先列列出洛倫茲茲力充當(dāng)向向心力的方方程．【答案】2∶11∶2【規(guī)律總結(jié)】(1)掌握粒子在在勻強(qiáng)磁場場中做圓周周運(yùn)動的軌軌道半徑和和周期公式式是解決此此題的關(guān)鍵鍵．(2)比例法是解解物理問題題的有效方方法之一．．使用的程程序一般是是：根據(jù)研研究對象的的運(yùn)動過程程確定相應(yīng)應(yīng)的物理規(guī)規(guī)律，根據(jù)據(jù)題意確定定運(yùn)動過程程中的恒量量，分析剩剩余物理量量之間的函函數(shù)關(guān)系，，建立比例例式求解．．變式訓(xùn)練練2如圖3－4－6所示，在在x軸上方存存在著垂垂直于