沪教版高中物理选修3-1 5.5探究洛伦兹力_学案1

探究洛伦兹力

学习目标 1．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。2．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关，并会应用它们解答有关问题。 3．知道洛伦兹力演示仪的工作原理。
学习重点 洛伦兹力方向的判断方法——左手定则和洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。
学习难点 因电荷有正、负两种，在用左手定则判断不同的电荷受到的洛伦兹力方向时，要强调四指所指方向应是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向。
自主学习 一、复习：1．安培力知识点复习（大小计算、方向） 2．圆周运动相关公式二、新知学习1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做 。安培力是洛伦兹力的宏观表现 ；洛伦兹力是安培力的微观体现2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：让磁感线 手心，四指指向 的方向，或负电荷运动的 ，拇指所指的方向即为运动电荷所受 的方向。3．当带电粒子垂直进入匀强磁场时，粒子受到的洛伦兹力大小表示为： 。 若带电粒子沿平行磁感线的方向进入匀强磁场，则带电粒子受到的洛伦兹力为 。 ①若 ，则 ； ②若 ，则 ； ③若与B夹角为 ，则 。4．洛伦兹力只改变运动电荷的速度 ，不改变运动电荷的速度 。洛伦兹力对运动电荷永不 。
合作探究 探究一 电场对带电粒子施加力的作用，磁场也能对电子施加力的作用吗？ 洛伦兹力： 猜想 磁场对宏观电流施加安培力和对其中每一个电荷施加洛伦兹力，它们之间是什么关系呢？ 探究二 在阴级射线管探究电子受洛伦兹力方向与电子束受安培力的方向，并进行比较？ 探究三 验证猜想，洛伦兹力方向如何呢？洛伦兹力方向与哪些因素有关系吗？受哪些因素影响？ 怎样判断洛伦兹力的方向。 左手定则：1． 2． 3． 注意： 知识运用 三个粒子不计重力进入匀强磁场中，请你判断每一个电子的电性，请同学伸出左手，示意给我，让我看着你的判断过程。 探究四、理论推导洛伦兹力的大小（V⊥B） 方法：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。（F安=F洛）问题1：这段导线中电流I的微观表达式是多少？ I= 问题2：这段导体所受的安培力为多大？ F= 问题3：这段导体中含有多少自由电荷数？ N= 问题4：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多少？f= 思考讨论 带电粒子受到洛伦兹力，带电粒子的径迹发生了偏转，洛伦兹力每时每刻都垂直于速度方向，这个力能影响速度的大小吗，能做功吗？ 多学一点速度选择器：路径不发生偏转的离子的条件是，即，能通过速度选择器的带电粒子必是速度为该值的粒子，与它带多少电和电性、质量均无关。 探究五、带电粒子在匀强磁场中的运动（理论分析）一带电量为–q，质量为m ，速度为v的带电粒子（不计重力）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，如右图所示。请思考下列问题： ①带电粒子的v 和磁感应强度B的方向是什么关系？②带电粒子所受的洛伦兹力F的方向与v 的方向和磁感应 强度B的方向是什么关系？在哪个平面内？ ③带电粒子所受的洛伦兹力F对粒子运动的v有何影响？带电粒子在哪个平面内运动？④带电粒子所受的洛伦兹力F大小是否变化？ ⑤带电粒子在匀强磁场中将做什么样的运动？轨迹是什么？ ⑥请利用圆周运动和磁场的有关知识推导：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R和运动周期T表达式分别是什么？
达标检测 1．试判断中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。2．关于带电粒子所受洛伦兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是（ ）A．f、B．v三者必定均相互垂直B．f必定垂直于B．v，但B不一定垂直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B3．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ ）A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变






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