磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛倫茲力導(dǎo)學(xué)案1

1、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛倫茲力導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：.1 、理解洛倫茲力的概念2、帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).3、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題 .學(xué)習(xí)重點(diǎn) :帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用來(lái)分析有關(guān)問(wèn)題.學(xué)習(xí)難點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用來(lái)分析有關(guān)問(wèn)題.自主學(xué)習(xí) :1運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力，叫做。2洛倫茲力的方向的判斷左手定則：讓磁感線(xiàn)手心，四指指向的方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的，拇指所指即為電荷所受的方向。3洛倫茲力的大小: 洛倫茲力公

2、式。4洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷，不會(huì)電荷運(yùn)動(dòng)的速率。情景導(dǎo)入 :前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問(wèn)題：(1) 如圖，如何判定安培力的方向？-2 ibl=1 a ，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng) 10 t 。求：導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大??？=10 cm ，若已知上圖中：=4.0電流是如何形成的？(2)大電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，家會(huì)想到什么？這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。演示實(shí)驗(yàn)用陰極射線(xiàn)管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。如右圖。說(shuō)明電子射線(xiàn)管的原理：從陰極發(fā)射出來(lái)電子，在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束， 轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光

3、，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近陰極射線(xiàn)管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。分析得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。合作探究：一、洛倫茲力的方向和大小運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱(chēng)為洛倫茲力。通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。方向 ( 左手定則 ) ：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么， 大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的

4、方向。思考：1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向。甲乙丙丁bvf三者、下面我們來(lái)討論方向間的相互關(guān)系，如圖所示。vfb所在的總垂直于結(jié)論：與vb 與可以不垂直?？梢源怪?，平面。洛倫茲力的大小：l 的通電導(dǎo)若有一段長(zhǎng)度為s，單位體積中含線(xiàn)，橫截面積為n，每個(gè)自由電有的自由電荷數(shù)為bvq 的，將這段導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為，定向移動(dòng)的平均速率為荷的電量為磁場(chǎng)中。fbil=這段導(dǎo)體所受的安培力為安 iinqsv電流強(qiáng)度 =的微觀表達(dá)式為nlsn=這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為f 的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力nls，所以每個(gè)

5、自由電荷所受的洛倫茲力大小為數(shù)為fnqvslbbil安qvb f洛 nlsnlsnls上式中各量的單位：qvb 為特斯拉 (t)秒 /(m/s) 為庫(kù)倫 (c) ，為米，為牛 (n) f 洛 思考與討論：同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：vb 組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，洛倫茲力的方向垂直于因此洛倫茲力只改和變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。思考：6bv=0. 10 t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力是多大？垂直射入m/s ，電子的速率2、 =3 103、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某

6、一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí)，將_a豎直向下沿直線(xiàn)射向地面b相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)d c二、電視顯像管的工作原理4 中，如圖所示：在圖 3.5 a(1)點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？要是電子打在b點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？(2) 要是電子打在ba偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣點(diǎn)逐漸移動(dòng)，要是電子打在(3)點(diǎn)向變化？三、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、運(yùn)動(dòng)情況分析：2、半徑公式：3、周期公式：課后練習(xí)：關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子速度三者方向之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正vf1b確的是 ()、三者必定均相互垂直b(a)fv 必定垂直于、 ，但不一定垂直 v (b)fbbv 必定垂直于、 ，但不一定垂直于 v ffv(c)b 必定垂直于、 ，但不一定垂直于b b(d)vff 電子射入只存在磁場(chǎng)的空間區(qū)域后(2 )動(dòng)能不可能變化速度一定變化(b)(a)一定作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定作勻速圓周運(yùn)動(dòng)(d)(c) 電子以 410 63 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的磁 5t0