新教材物理魯科版選擇性必修第二冊課件+第2節(jié)+洛倫茲力公開課一等獎課件省課獲獎課件

第2節(jié)洛倫茲力第1頁第2頁一、磁場對運動電荷作用任務驅(qū)動當用磁鐵接近發(fā)出陰極射線陰極射線管時，觀測電子徑跡發(fā)生如何變化。提醒：電子徑跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。課前自主學習第3頁1.洛倫茲力：磁場對_________作用力。

2.洛倫茲力大?。篺=qvBsinθ，θ為v與B夾角，如圖所示。(1)v∥B時，θ=0°或180°，洛倫茲力f=__。(2)v⊥B時，θ=90°，洛倫茲力f=____。(3)v=0時，洛倫茲力f=__。運動電荷0qvB0第4頁二、從安培力到洛倫茲力任務驅(qū)動安培力和洛倫茲力聯(lián)系是什么呢？提醒：安培力是洛倫茲力宏觀體現(xiàn)。第5頁1.洛倫茲力方向：判定辦法：左手定則①掌心——磁感線_____穿入掌心；②四指——指向正電荷運動方向或負電荷運動_______；③拇指——指向_________方向。2.方向特點：f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v決定_____。垂直反方向洛倫茲力平面第6頁三、帶電粒子在勻強磁場中運動任務驅(qū)動帶電粒子垂直射入勻強磁場中，它將會做什么樣運動？提醒：勻速圓周運動。第7頁1.粒子運動性質(zhì)：(1)若v0∥B，則粒子_____________，在磁場中做勻速直線運動。(2)若v0⊥B，則帶電粒子在勻強磁場中做_________運動。2.半徑和周期公式(v⊥B)：(1)基本公式：qvB=m。(2)導出公式：①半徑R=；②周期T=。不受洛倫茲力勻速圓周第8頁課堂合作探究主題一洛倫茲力方向【試驗情境】

如圖所示，給陰極射線管兩極加上電壓，使陰極射線管工作，就能夠觀測到電子束沿直線運動。把陰極射線管放置在蹄形磁鐵兩極之間，變化磁場方向，觀察在不一樣方向磁場作用下電子束偏轉(zhuǎn)情況。第9頁【問題探究】(1)當陰極射線管加上磁場后觀測到現(xiàn)象是什么？這一現(xiàn)象說明了什么？提醒：加上磁場后電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。說明磁場對運動電荷有作用力(洛倫茲力)；磁場方向不一樣，偏轉(zhuǎn)方向也不一樣。說明洛倫茲力方向與磁場方向有關。第10頁(2)安培力是洛倫茲力宏觀體現(xiàn)，試結合安培力方向判斷辦法，思考正、負電荷所受洛倫茲力方向如何判斷。提醒：正電荷運動方向為電流方向，即左手定則中大拇指指向為正電荷所受洛倫茲力方向；同理負電荷受力方向為大拇指指向相反方向。第11頁(3)試借助左手定則，判斷乙圖中陰極射線管中電子束受力方向。提醒：陰極射線帶負電，受力方向與左手定則中大拇指指向相反，因此在乙圖中向下偏。第12頁【結論生成】1.三個決定洛倫茲力方向原因：(科學思維)電荷電性(正、負)、速度方向、磁感應強度方向。當電性一定期，其他兩個原因決定洛倫茲力方向，假如只讓一種原因相反，則洛倫茲力方向肯定相反；假如同步讓兩個原因相反，則洛倫茲力方向不變。第13頁2.f、B、v三者方向間關系：(科學思維)電荷運動方向和磁場方向間沒有因果關系，二者關系是不確定。電荷運動方向和磁場方向確定洛倫茲力方向，f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v所決定平面。第14頁3.洛倫茲力特點：(科學思維)洛倫茲力方向隨電荷運動方向變化而變化。但無論如何變化，洛倫茲力都與運動方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只變化電荷運動方向，不變化電荷速度大小。4.洛倫茲力與電場力區(qū)分：(科學思維)第15頁洛倫茲力f電場力F大小f=qvB(v⊥B)F=qE性質(zhì)磁場對在其中運動電荷作用力電場對放入其中電荷作用力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電場中電荷一定受到電場力作用受力方向一定是f⊥B，f⊥v正電荷與電場方向相同，負電荷與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功也許做正功、負功，也也許不做功第16頁洛倫茲力f電場力F力為零時，場情況f為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只變化電荷運動速度方向，不變化速度大小既能夠變化電荷運動速度大小，也能夠變化電荷運動方向第17頁【典例示范】在下列圖中，運動電荷速度方向、磁感應強度方向和電荷受力方向之間關系正確是(

)第18頁【解析】選B。根據(jù)左手定則，A中f方向應向上，B中f方向向下，A錯誤，B正確；C、D中都是v∥B，f=0，C、D錯誤。第19頁【探究訓練】1.帶電荷量為+q粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確是(

)A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B.假如把+q改為-q，且速度反向，大小不變，則其所受洛倫茲力大小、方向均不變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D.粒子在只受洛倫茲力作用下運動動能、速度均不變第20頁【解析】選B。因洛倫茲力f是矢量，v方向不一樣，由左手定則知，f不一樣，A錯誤；由于+q改為-q且速度反向，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由f=qvB知大小也不變，B正確；電荷進入磁場時速度方向能夠與磁場方向成任意夾角，C錯誤；由于洛倫茲力總與速度方向垂直，因此，洛倫茲力不做功，粒子動能不變，但洛倫茲力可變化粒子運動方向，使粒子速度方向不停變化，D錯誤。第21頁2.如圖所示，在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有圖中所示電流直導線，導線與陰極射線管平行，則電子將(

)A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙里偏轉(zhuǎn) D.向紙外偏轉(zhuǎn)第22頁【解析】選B。由題圖可知，直線電流方向由左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導線下方磁場方向為垂直于紙面向里，而電子運動方向由左向右，由左手定則(電子帶負電荷，四指要指向電子運動方向反方向)知，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故B選項正確。第23頁【賠償訓練】1.有關電荷所受電場力和洛倫茲力說法中，正確是(

)A.電荷在電場中一定受電場力作用B.電荷在磁場中一定受磁場力作用C.電荷受電場力方向與該處電場方向一致D.電荷若受磁場力，則受力方向與該處磁場方向不一定垂直第24頁【解析】選A。電荷在電場中一定受到電場力作用，A正確；電荷在磁場中不一定受洛倫茲力，當其靜止時一定沒有洛倫茲力，而運動電荷，當速度方向與磁場方向平行時，沒有洛倫茲力作用，B錯誤；正電荷所受電場力方向一定與該處電場方向相同，而負電荷所受電場力方向則與該處電場方向相反，C錯誤；電荷所受洛倫茲力與磁場及運動速度組成平面垂直，因此電荷所受洛倫茲力一定與磁場方向垂直，D錯誤。第25頁2.北半球，地磁場磁感應強度豎直分量方向向下(以“×”表達)。假如你家中電視機顯像管位置正好處于南北方向，那么由南向北射出電子束在地磁場作用下將向哪個方向偏轉(zhuǎn)(

)A.不偏轉(zhuǎn)B.向東C.向西 D.無法判斷第26頁【解析】選B。根據(jù)左手定則可判斷由南向北運動電子束所受洛倫茲力方向向東，因此電子束向東偏轉(zhuǎn)，故選項B正確。第27頁主題二洛倫茲力大小【試驗情境】電荷定向移動形成電流，在磁場中電流會受到安培力作用，其實安培力就是電荷在磁場中所受洛倫茲力矢量和，安培力是洛倫茲力宏觀體現(xiàn)。第28頁【問題探究】試結合上述情境，建立物理模型，討論下列問題：(1)如圖，設導線中單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，自由電荷電荷量為q，定向移動速度為v。設長度為l導線中自由電荷在時間t內(nèi)所有通過面積為S橫截面。則在時間t內(nèi)通過橫截面電荷量Q是多少？導體中電流I等于多少？第29頁提醒：這段導線中所含自由電荷數(shù)為N=nSvt，時間t內(nèi)通過橫截面電荷量Q=nSvtq，由電流定義知I==nSvq。第30頁(2)請寫出這段長為l導線所受安培力F體現(xiàn)式，然后求出每個自由電荷所受洛倫茲力。提醒：這段長為l導線所受安培力F=IlB=nSvqlB，每個自由電荷所受洛倫茲力f==qvB。第31頁【結論生成】洛倫茲力與安培力區(qū)分和聯(lián)系(科學思維)洛倫茲力f安培力F區(qū)分洛倫茲力是指單個運動帶電粒子所受到磁場力安培力是指通電直導線所受到磁場力洛倫茲力不做功安培力能夠做功聯(lián)系①安培力是洛倫茲力宏觀體現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀解釋②大小關系：F=Nf(N是導體中定向運動電荷數(shù))③方向關系：洛倫茲力與安培力方向一致，均可用左手定則進行判斷第32頁【典例示范】如圖所示，一帶負電滑塊從絕緣粗糙斜面頂端滑至底端時速率為v，若加一種垂直于紙面向外勻強磁場，并確?；瑝K能滑至底端，則它滑至底端時速率(

)A.變大B.變小C.不變 D.條件不足，無法判斷第33頁【解析】選B。加上磁場后，滑塊受一垂直于斜面向下洛倫茲力，使滑塊所受摩擦力變大，滑塊克服摩擦力做功變大，而洛倫茲力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率變小。第34頁【探究訓練】1.從地面上方A點處自由落下一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m粒子，地面附近有如圖所示勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直于紙面向里，這時粒子落地速度大小為v1。若電場不變，只將磁場方向改為垂直于紙面向外，粒子落地速度大小為v2，則(

)A.v1>v2 B.v1<v2C.v1=v2 D.無法判定第35頁【解析】選A。帶電粒子落下后，受重力、電場力、洛倫茲力作用，洛倫茲力方向跟運動方向垂直，不做功，重力做功都同樣，但電場力做功有區(qū)分。若磁場方向向里，粒子落下后沿電場力方向移動距離大，電場力做功多，故v1>v2。故A正確。第36頁2.(多項選擇)如圖所示，用絲線吊一種質(zhì)量為m帶電(絕緣)小球處于勻強磁場中。空氣阻力不計，當小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次通過O點時(

)A.小球動能相同B.絲線所受拉力相同C.小球所受洛倫茲力相同D.小球向心加速度相同第37頁【解析】選A、D。帶電小球受到洛倫茲力和絲線拉力與速度方向時刻垂直，對小球不做功，只變化速度方向，不變化速度大小，只有重力做功，故兩次通過O點時速度大小不變，動能相同，A正確；小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次通過O點時速度方向相反，由左手定則可知兩次通過O點洛倫茲力方向相反，絲線拉力大小也就不一樣，B、C錯誤；由a=可知向心加速度相同，D正確。第38頁【賠償訓練】1.帶電油滴以水平速度v0垂直進入磁場，恰做勻速直線運動，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應強度為B，(重力加速度為g)則下述說法正確是(

)A.油滴必帶正電荷，電荷量為B.油滴必帶負電荷，比荷C.油滴必帶負電荷，電荷量為D.油滴帶什么電荷都能夠，只要滿足q=第39頁【解析】選A。油滴水平向右做勻速直線運動，其所受洛倫茲力必向上與重力平衡，故帶正電，由mg=qv0B得其電荷量q=，A正確。第40頁2.(多項選擇)某空間存在著如圖所示水平方向勻強磁場，A、B兩個物塊疊放在一起，并置于光滑絕緣水平地面上，物塊A帶正電，物塊B為不帶電絕緣塊。水平恒力F作用在物塊B上，使A、B一起由靜止開始向左運動，在A、B一起向左運動過程中，下列有關A、B受力和運動說法中正確是(

)A.A對B壓力變大B.B對A摩擦力保持不變C.A對B摩擦力變大D.兩物體運動加速度減小第41頁【解析】選A、B。A帶正電，在向左運動過程中，受到洛倫茲力方向向下，因此對B壓力變大，B對地面壓力變大，因此A正確；A、B兩物塊間沒有相正確滑動，是靜摩擦力，由于B與地面之間沒有摩擦力作用，因此A、B受到協(xié)力不變，加速度大小不變，A、B之間摩擦力不變，因此B正確，C、D錯誤。第42頁主題三帶電粒子在勻強磁場中運動【試驗情境】

如圖所示裝置稱為洛倫茲力演示儀。玻璃泡內(nèi)電子槍發(fā)射出陰極射線，使泡內(nèi)低壓惰性氣體發(fā)出輝光，這樣便可顯示出電子軌跡。第43頁【問題探究】觀測并回答有關問題。(1)沒有磁場作用時，觀測電子如何運動。提醒：勻速直線運動。(2)外加一磁場，電子垂直射入磁場，電子運動徑跡是什么樣子？提醒：圓形軌跡。(3)外加一磁場，電子不垂直射入磁場，電子運動徑跡是什么樣子？提醒：螺旋形軌跡。第44頁【結論生成】帶電粒子在三類常見有界磁場中運動軌跡示意圖(科學思維)(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示)第45頁(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)第46頁(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示，圖中α為偏轉(zhuǎn)角，θ為圓心角，且θ=α)

第47頁【典例示范】如圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面向里勻強磁場，磁感應強度為B。一束電子沿圓形區(qū)域直徑方向以速度v射入磁場，電子束通過磁場區(qū)后，其運動方向與原入射方向成θ角。設電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計電子之間互相作用力及所受重力，求：(1)電子在磁場中運動軌跡半徑R；(2)電子在磁場中運動時間t；(3)圓形磁場區(qū)域半徑r。第48頁【解析】(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB=解得R=(2)設電子做勻速圓周運動周期為T，則T=由如圖所示幾何關系得圓心角α=θ因此t=T=第49頁(3)由如圖所示幾何關系可知，tan解得r=tan答案：(1)

(2)

(3)第50頁【規(guī)律辦法】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動程序解題法——三步法

第51頁【探究訓練】(多項選擇)(2023·天津等級考)如圖所示，在xOy平面第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B勻強磁場，一帶電粒子從y軸上M點射入磁場，速度方向與y軸正方向夾角θ=45°。粒子通過磁場偏轉(zhuǎn)后在N點(圖中未畫出)垂直穿過x軸。已知OM=a，粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，重力不計。則(

)第52頁A.粒子帶負電B.粒子速度大小為C.粒子在磁場中運動軌道半徑為aD.N與O點相距(+1)a第53頁【解析】選A、D。由題意可畫出粒子運動軌跡如圖所示，通過左手定則可知，粒子帶負電，故A正確；在三角形OMO′中，由幾何關系可知粒子運動半徑為a，又Bqv=m，可知v=，故B、C錯誤；由幾何關系得，ON=r+r=(+1)a，故D正確。第54頁【賠償訓練】1.如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q粒子以速度v垂直射入一有界勻強磁場區(qū)域內(nèi)，速度方向跟磁場左邊界垂直，從右邊界離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)角θ=30°，磁場區(qū)域?qū)挾葹閐，則下列說法正確是(

)A.該粒子帶正電B.磁感應強度B=C.粒子在磁場中做圓周運動半徑R=dD.粒子在磁場中運動時間t=第55頁【解析】選D。由左手定則可知，該粒子帶負電，A錯誤；分別作出入射方向和出射方向垂線，交點為圓周運動圓心O，由幾何關系可得，圓心角θ=30°，半徑R==2d，C錯誤；由洛倫茲力提供向心力，有qvB=m，得R=，將R=2d代入可得B=，B錯誤；粒子做圓周運動周期T=，將B=代入可得T=，則運動時間t=，D正確。第56頁2.如圖所示，水平放置平行板長度為L、兩板間距也為L，兩板之間存在垂直紙面向里、磁感應強度大小為B勻強磁場，在兩板正中央P點有一種不計重力電子(質(zhì)量為m、電荷量為-e)，目前給電子一水平向右瞬時初速度v0，欲使電子不與平行板相碰撞，則(

)A.v0>或v0<

B.<v0<C.v0> D.v0<第57頁【解析】選A。此題疑難點在于確定“不與平行板相碰撞”臨界條件。電子在磁場中做勻速圓周運動，半徑為R=，如圖所示。當R1=時，電子正好與下板相切；當R2

=時，電子正好從下板邊緣飛出兩平行板(即飛出磁場)。由R1=，解得v1=，由R2=，解得v2=，因此欲使電子不與平行板相碰撞，電子初速度v0應滿足v0>或v0<，故選項A正確。第58頁【課堂小結】第59頁課堂素養(yǎng)達標1.帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時，會受到洛倫茲力作用。下列表述正確是(

)A.洛倫茲力對帶電粒子做功B.洛倫茲力不變化帶電粒子動能C.洛倫茲力大小與速度無關D.洛倫茲力不變化帶電粒子速度方向第60頁【解析】選B。洛倫茲力方向總跟速度方向垂直，因此洛倫茲力永不做功，不會變化粒子動能，因此B正確。第61頁2.(多項選擇)一種電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(

)A.此空間一定不存在磁場B.此空間也許有磁場，方向與電子速度方向平行C.此空間也許有磁場，方向與