磁场对运动电荷的作用力学案
磁场对运动电荷的作用教案
磁场对运动电荷的作用教案一、教学目标1. 让学生了解磁场对运动电荷的作用原理，掌握洛伦兹力的概念。
2. 能够运用洛伦兹力公式分析磁场对运动电荷的作用。
3. 培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 磁场对运动电荷的作用原理2. 洛伦兹力的概念及公式3. 洛伦兹力方向的确定4. 洛伦兹力与电荷运动方向的关系5. 洛伦兹力在现实生活中的应用三、教学重点与难点1. 重点：磁场对运动电荷的作用原理，洛伦兹力的概念及公式。
2. 难点：洛伦兹力方向的确定，洛伦兹力与电荷运动方向的关系。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解磁场对运动电荷的作用原理、洛伦兹力的概念及公式。
2. 采用互动法，引导学生讨论洛伦兹力方向的确定和洛伦兹力与电荷运动方向的关系。
3. 采用案例分析法，分析洛伦兹力在现实生活中的应用。
五、教学步骤1. 引入：通过实例介绍磁场对运动电荷的作用，引发学生兴趣。
2. 讲解磁场对运动电荷的作用原理，阐述洛伦兹力的概念。
3. 推导洛伦兹力公式，解释各参数含义。
4. 分析洛伦兹力方向的确定，引导学生运用右手定则。
5. 讨论洛伦兹力与电荷运动方向的关系，引导学生运用物理学知识解决实际问题。
6. 总结本节课内容，布置课后作业。
7. 课堂小结，强调磁场对运动电荷的作用在现实生活中的应用。
8. 课后作业：（1）复习本节课内容，巩固知识点。
（2）运用洛伦兹力公式分析实际问题，如电子在磁场中的运动、质子加速器等。
（3）搜集相关资料，了解磁场对运动电荷的作用在其他领域的应用。
六、教学活动1. 小组讨论：让学生分组讨论洛伦兹力在现实生活中的应用，如粒子加速器、磁悬浮列车等，每组选一个案例进行详细分析。
2. 课堂展示：各小组派代表进行课堂展示，分享他们的讨论成果。
3. 教师点评：对各小组的展示进行点评，给予肯定和指导。
七、课堂练习1. 填空题：（1）洛伦兹力的公式为_______。
（2）洛伦兹力的方向由_______和_______决定。
《磁场对运动电荷的作用力》 导学案
《磁场对运动电荷的作用力》导学案一、学习目标1、理解洛伦兹力的概念，知道其与安培力的关系。
2、掌握洛伦兹力的大小计算公式，并能熟练应用。
3、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
4、了解洛伦兹力在现代科技中的应用。
二、知识回顾1、安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
安培力的大小为$F ＝ BIL\sin\theta$，其中$B$为磁感应强度，＄I$为电流强度，＄L$为导线在磁场中的有效长度，＄＼theta$为磁场方向与电流方向的夹角。
2、电流的微观表达式：＄I ＝ nqSv$，其中$n$为单位体积内的自由电荷数，＄q$为每个自由电荷的电荷量，＄S$为导体的横截面积，＄v$为自由电荷定向移动的平均速率。
三、新课导入我们已经学习了安培力，知道通电导线在磁场中会受到力的作用。
那么，单个运动电荷在磁场中是否也会受到力的作用呢？这就是我们今天要探讨的内容——磁场对运动电荷的作用力。
四、新课讲授1、洛伦兹力的概念运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
荷兰物理学家洛伦兹首先提出了这一概念。
2、洛伦兹力与安培力的关系安培力是大量自由电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
可以设想，导线中每个自由电荷定向移动的速度为$v$，导线的横截面积为$S$，单位体积内的自由电荷数为$n$，每个自由电荷的电荷量为$q$。
则在时间$t$内，通过导线横截面的电荷量为$Q ＝ nqSv t$。
这段导线中的电流为$I ＝ Q/t ＝ nqSv$。
长度为$L$的导线所受的安培力为$F ＝ BIL ＝BnqSvL$。
而这段导线内的自由电荷总数为$N ＝ nSL$，每个自由电荷所受的洛伦兹力为$F_{洛} ＝ F/N ＝ Bqv$。
3、洛伦兹力的大小（1）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv$。
（2）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，洛伦兹力为零。
（3）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向夹角为$＼theta$时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv\sin\theta$。
磁场对运动电荷的作用教案
教学目标知识目标1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．能力目标由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．情感目标通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理——假设——实验验证”．教学建议教材分析本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力．教法建议在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式．理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是：1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用．2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．教学设计方案磁场对运动电荷作用一、素质教育目标（一）知识教学点1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．（二）能力训练点由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．（三）德育渗透点通过本节教学，培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育．（四）美育渗透点注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感．二、学法引导1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用。
2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。
运动电荷在磁场中受到的力教案（五篇材料）
运动电荷在磁场中受到的力教案（五篇材料）第一篇：运动电荷在磁场中受到的力教案§3.5 运动电荷在磁场中受到的力教案一、教学目标 1.知识与技能(1)知道什么是洛伦兹力。
利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
(2)知道洛伦兹力大小的推理过程。
(3)掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
(4)了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。
理解洛伦兹力对电荷不做功。
2.过程与方法通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。
通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F＝qvBsinθ。
3．情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。
二、教学重点与难点重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。
2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点。
难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功。
2．洛伦兹力方向的判断。
洛伦兹力计算公式的推导。
三、教学用具电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体。
四、教学方法讲授法、引导法、实验探究法、分组讨论法五、教学过程（一）复习回顾上节课我们学习了磁场对电流的作用力，也就是安培力。
如何判定安培力的方向和大小。
下面思考两个问题：若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。
求：通电导线所受的安培力大小？（二）引入新课学生思考：电流是怎样形成的？教师讲述：通过上节课的学习我们知道了磁场对电流有力的作用，而电流又是由于电荷的定向移动而形成的，由此你们会想到什么？学生讨论、回答；教师总结：磁场可能对运动的电荷有力的作用。
学生带着这个问题，观察演示实验——观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.5-1)教师说明电子射线管的原理：阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。
磁场对运动电荷的作用学案带答案
1 磁场对运动电荷的作用学案考纲要求： 1.洛伦兹力、洛伦兹力的方向 Ⅰ2.洛伦兹力公式 Ⅱ学习目标：1.掌握洛伦兹力的特点2.会分析磁场中电荷的运动课前预习（基础回顾）：一、、洛伦兹力的大小、方向1．一电子在磁场中的运动情况如图所示．试分析电子所受洛伦兹力的方向．思考1：如何判断洛仑兹力的方向练习1、如图所示是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛仑兹力的实验装置，图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么下列关于此装置的说法正确的有A 、A 端接的是高压直流电源的正极B 、A 端接的是高压直流电源的负极C 、C 端是蹄形磁铁的N 极D 、C 端是蹄形磁铁的S 极二、洛伦兹力的特点2．带电量为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是A ．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B ．如果把+q 改为-q ，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小，方向不变C ．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向也b 一定与电荷运动方向垂直D ．粒子只受到洛伦兹力作用下运动的速度不变思考2：洛伦兹力有哪些特点？练习2．如图所示，OA 是一光滑绝缘斜面，斜面足够长,倾角θ＝37°．一质量 m ＝0.02kg 的带电体从斜面上的A 点由静止开始下滑．如果物体的带电量q ＝10－2 C ，垂直纸面向里的匀强磁场B ＝2.0 T ．物体滑至某一位置时离开斜面。
（取g ＝10 m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）．求：（1） 物体带何种电荷？（2） 物体离开斜面时速度多大？斜面至少多长？2三、运动电荷在磁场中的运动3．如图所示，一电子沿轴线OO ′射入通电螺线管，电子在磁场中怎样运动？4．如图所示，在x 轴上方有匀强磁场B ，一个质量为m 、电荷量为－q 的粒子，以速度v 从O 点射入磁场，θ角已知，粒子重力不计，求： （1）粒子在磁场中的运动时间 （2）粒子离开磁场的位置5．如图所示，一束电子（电量为e ）以速度v 垂直射入磁感应强度为B ，宽度为d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°。
第1轮复习8.2磁场对运动电荷的作用学案、作业
第八章 磁 场第2讲 磁场对运动电荷的作用 学案 第1课时田雷洛伦兹力、洛伦兹力的方向 (考纲要求 Ⅰ)洛伦兹力的公式 (考纲要求 Ⅱ)1．：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 ； 拇指——指向的方向．(2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v ，即F 垂直于B 和v 决定的 ． 3．洛伦兹力的大小(1)v ∥B 时，洛伦兹力F ＝ .(θ＝0°或180°) (2)v ⊥B 时，洛伦兹力F ＝ .(θ＝90°) (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝ .带电粒子在匀强磁场中的运动 (考纲要求 Ⅱ ) 1，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 运动．2．若v ⊥B ，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做 运动． 3．半径和周期公式：(v ⊥B )判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用．( )(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直．( ) (3)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功．( )(4)根据公式T ＝2πrv ，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T 与v 成反比．( )基 础 自测1．(单选)下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )．2．(单选)初速度为v 0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 3. (单选)一个带电粒子，沿垂直于磁场方向射入一匀强磁场，粒子的径迹如图8-3-2所示，径迹上的每一段都可以看做圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），从图中的情况可以确定 （ ） A ．粒子从a 到b ，带正电 B ．粒子从b 到a ，带正电 C ．粒子从a 到b ，带负电 D ．粒子从b 到a ，带负电4．(单选)如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子O 固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕O 做匀速圆周运动.在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法一定错误的是（ ） A.速率变小，半径变小，周期不变 B.速率不变，半径不变，周期不变 C.速率不变，半径变大，周期变大 D.速率不变，半径变小，周期变小5. (单选)在M 、N 两条长直导线所在的平面内带电粒子的运动轨迹示意图如图所示，已知两条导线中只有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子的带电情况及运动的方向，可能的是( )A ．M 中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a 点向b 点运动B ．M 中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从b 点向a 点运动C ．N 中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从b 点向a 点运动D ．N 中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从a 点向b 点运动6．(单选)运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义，从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球上的生物起到了保护作用．如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图．现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将( ) A ．竖直向下沿直线射向地面B ．相对于原直线运动方向向东偏转C ．相对于原直线运动方向向西偏转D ．相对于原直线运动方向向北偏转7．(单选)2010·重庆·21如题21图所式，矩形MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带点粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示。
高中物理--《磁场对运动电荷的作用力》教案、教学设计
《磁场对运动电荷的作用力》教案、教学设计人教版选修3一、教学目标【知识与技能】1.知道什么是洛伦兹力，会判断方向；2.明白安培力到洛伦兹力大小的推理过程；3.能够简单解释极光与电视显像。
【过程与方法】1.通过对安培力微观本质的猜测，培养联想和猜测能力；2.通过公式推导，培养逻辑推理能力。
【情感态度与价值观】通过激发好奇心和求知欲，学会科学的思维方式，体会到物理知识在实际中的应用，激发追求科学的热情。
二、教学重难点【重点】洛伦兹力方向的判断和大小计算【难点】洛伦兹力计算公式的推导过程三、教学方法探究法、讲授法、讨论法四、教学过程环节一：导入新课观看极光视频，思考极光原理，从而引出新课。
环节二：新课讲授我们猜想：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，用阴极管射线实验验证。
1. 磁场对运动电荷存在作用力简单进行实验介绍，之后演示①在没有外磁场时，电子束沿直线运动，说明电子不受力的作用。
②将磁铁靠近电子射线管，发现电子束发生了偏转。
说明电子受到力的作用。
结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜想成立。
磁场对运动电荷有力的作用叫洛伦兹力。
通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.洛伦兹力方向与大小由安培力猜想洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
（强调：四指指向是负电荷运动的反方向）实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。
验证洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
接下来建立如教材图3.5—3的物理模型，通过一系列公式推导伦兹力的大小。
①时间t内的通过截面的粒子数②q与电流I的关系③匀强磁场中垂直导线受到的安培力④每个电荷所受的洛伦兹力公式F洛=qvB的适用条件（V⊥B），当v∥B时，F洛=0；v与B既不垂直，又不平行时，洛伦兹力的大小？（类比安培力得出F洛=qvBsinθ）特点：只改变力的方向，不改变大小，对运动电荷不做功。
3.应用极光:来自外太空的带电粒子在射向地球时，受到地磁场对它的作用，使这些带点粒子螺旋状地运动到了两极，与两极的高层大气发生作用，产生各种各样的光线。
磁场对运动电荷的作用教案教案
[教学目标]1、通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。
2、理解洛仑兹力的方向由左手定则判定，能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB。
3、培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力，使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。
[教学重点]1、由安培力的方向导出判定洛仑兹力方向的判定方法———左手定则。
2、根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力（微观量）的表达式。
[教学难点]建立相关物理模型，导出公式f=qvB。
[教学方法]启发、实验观察结合讲解、讨论。
[教学媒体]阴极射线管、学生低压电源、感应圈（高压）、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投影片、投影屏幕。
[课时课型]一课时、新课。
[教学过程]（40分钟）一、课题导入（5分钟左右）1、安培力的启示（导课）：磁场对电流具有磁场力的作用（安培力），电流是由于电荷定向运动形成的，由此可猜想：磁场对电流的作用是磁场对运动电荷作用的体现。
2、演示实验、验证猜想：①介绍（简介）阴极射线管及工作原理。
②观察阴极射线（电子束）在磁场中发生明显的偏转现象。
教师提问：这一现象表明什么？师生总结：阴极射线（电子束）在磁场中偏转，说明电子束在磁场中确实受到某种力的作用，这个力就是今天我们要学习的洛仑兹力。
二、新课教学（30分钟左右）（一）洛仑兹力物理学中把磁场对运动电荷的作用力（磁场力）称为洛仑兹力（物理学家洛仑兹最先提出这一观点）。
（二）洛仑兹力的方向1、由安培力的方向导出洛仑兹力方向的特点（1）洛仑兹力的方向跟磁场方向垂直；（2）洛仑兹力的方向跟电荷运动方向垂直。
2、用左手定则确定洛仑兹力的方向（便于记忆）教师示范：伸开左手，使大拇指跟其于四个手指垂直，且处于同一水平面内，将左手放入磁场中，让磁感线从手心穿进，四指指向正电荷的运动方向，那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛仑兹力的方向（在黑板上画出示意图）。
磁场对运动电荷的作用教案
磁场对运动电荷的作用教案教案：磁场对运动电荷的作用一、教学目标：1.了解磁场的概念和性质；2.理解运动电荷在磁场中受到的力和力的方向；3.掌握洛伦兹力的计算方法；4.能够应用洛伦兹力计算运动电荷的轨迹。
二、教学重点：1.理解磁场对运动电荷的作用；2.掌握洛伦兹力的计算方法。
三、教学难点：理解洛伦兹力的方向。
四、教学准备：1.教师准备：教材、黑板、彩色粉笔、投影仪等；2.学生准备：课本、笔。
五、教学步骤：Step1. 导入新课（10分钟）1.出示一幅带有磁场图案的图片，向学生提问：“这是什么？”学生回答：“是一个磁场。
”2.引导学生展开讨论：“磁场是什么？有什么性质？”3.教师依次解释磁场的定义、性质，引导学生认识到磁场是由带电粒子周围的运动电荷产生的，磁场是矢量场，具有方向。
Step2. 磁场对运动电荷的力（20分钟）1.让学生回顾电磁感应过程中的法拉第定律：“当导线受到磁场垂直切割时，产生感应电动势。
”3. 引导学生展开讨论，同学们会认识到运动电荷在磁场中被施加一个力，即洛伦兹力（F=qvBsinθ）。
Step3. 洛伦兹力的方向（30分钟）1.出示一个带有磁场方向的图片，向学生提问：“电荷在磁场中运动时，该如何判断洛伦兹力的方向？”2.引导学生理解右手定则，通过实践演示让学生掌握右手定则的使用方法。
3.利用黑板和彩色粉笔向学生讲解利用右手定则判断洛伦兹力的方向，和草图。
4.引导学生独立完成练习题，检查并纠正错误。
Step4. 洛伦兹力的计算（30分钟）1. 引导学生明确洛伦兹力公式F=qvBsinθ ，其中θ为电荷速度和磁场的夹角。
2.向学生讲解如何计算洛伦兹力，提供实例进行讲解和演示。
3.引导学生独立完成练习题，检查并纠正错误。
Step5. 运动电荷在磁场中的轨迹（20分钟）1.向学生提问：“运动电荷在磁场中的轨迹是什么样子的？”学生回答：“是圆周或螺旋线。
”2.引导学生通过洛伦兹力分析，理解运动电荷在磁场中受到一个向心力，经历圆周或螺旋线运动。
磁场对运动电荷的作用力优秀教案
磁场对运动电荷的作用力优秀教案磁场对运动电荷的作用力优秀教案在教学工作者开展教学活动前，总不可避免地需要编写教案，通过教案准备可以更好地根据具体情况对教学进程做适当的必要的调整。
那么写教案需要注意哪些问题呢？以下是小编为大家收集的磁场对运动电荷的作用力优秀教案，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
一、教材分析洛仑兹力的方向是重点，实验结合理论探究洛仑兹力方向，再由安培力的表达式推导出洛仑兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一过程。
二、目标：（一）知识与技能1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、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，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
（二）过程与方法通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.培养学生的分析推理能力.（三）情感态度与价值观通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。
三、重点难点重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用分析有关问题.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.四、学情分析本节是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，还是力学分析中重要的一部分。
学好本节，对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题，有很大的帮助。
五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、前准备1、学生的准备：认真预习本及学案内容2、教师的准备：多媒体制作，前预习学案，内探究学案，后延伸拓展学案演示实验七、时安排：1时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：（1）如图，判定安培力的方向若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。
磁场对运动电荷的作用教案
磁场对运动电荷的作用韦祥一、教学目标1．通过实验掌握左手定则，并能熟练地用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力的方向。
2．理解安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3．根据磁场对电流的作用和电流强度的知识推导洛伦兹力的公式F=qvB，并掌握该公式的适用条件。
4．熟练地应用公式F=qvB实行洛伦兹力大小的计算。
二、重点、难点分析1．重点是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。
2．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。
3．洛伦兹力计算公式的推导是难点之一，这要从概念上讲解清楚。
三、教具感应圈、阴极射线管，蹄形永久磁铁、铁架台，学生电源，开关，线圈、导线若干。
四、课时课型1课时新课五、主要教学过程§引入新课一、复习回忆（3分钟）现在我们做一个实验【演示实验】如下图，把线圈放在一个蹄形磁铁里，使导线跟磁场方向垂直。
演示：当给线圈通电时现象：线圈运动起来问：这现象说明什么？1．磁场对电流有力的作用，这个力称为安培力。
2．电流是如何形成的？电流是因为电荷的定向移动而形成。
问：假如没有运动的电荷，会有这个力吗？答：没有好了，安培力的存有，使我们想到运动电荷在磁场中受到磁场力的作用，其宏观表现就是安培力。
那我们不禁有这样的猜测：磁场对运动的电荷有力的作用吗？让我们通过实验来检验这个猜测。
§新课教学[板书]磁场对运动电荷的作用演示实验，验证猜测：必须明确是运动电荷在磁场中收到磁场力的作用，磁场能够由蹄型此磁铁产生，但更重要是提供离开导体的运动电荷。
问：如何提供离开导体的运动电荷呢？①介绍（简介）阴极射线管及工作原理。
玻璃管已经抽成真空，当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。
电子在电场的加速下飞向阳极。
挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束。
第5节磁场对运动电荷的作用力 教学设计
第5节磁场对运动电荷的作用力【学习目标】1.知道什么是洛伦兹力.2.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.3.知道洛伦兹力大小的推理过程.4.掌握洛伦兹力大小的计算.【活动过程】活动一：复习——磁场对通电导线的作用1.安培力的方向左手定则 _________________________________________________________________2.安培力的大小 ________________⑴磁感应强度的方向与通电导线平行时：∕/~J⑵磁感应强度的方向与通电导线垂直时：―E⑶磁感应强度的方向与通电导线夹角为。
时，大小_ ---------------方向仍可用定则判定。
---- - ----------对公式F=BI1的理解★只适用匀强磁场★不仅与乐I、1有关，还与放置方式有关★1是有效长度，不一定是导线实际长度例1：将长度为20cm、通有OJA电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T,试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.×ו•B×× ••Θ1・∙Ei XXXB /B ・* ζj_n X V*・∙X(I) (2) (3) (4)(1)F A=N.(2)FB=N.(3)FC=N.(4)FD=N.活动二：洛仑兹力的大小和方向【知识梳理】：1.洛伦兹力的方向：(1)判断方法:用左王定则判定。
注意：四指代表电流方向,即正电荷的运动方面或负电荷运动的反方向.(2)方向特点:FjR F±v i即F垂直决定的平面.(注意8和V可以有任意夹角)例2.试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或粒子运动方向：2.洛仑兹力的大小(DU〃B时，洛仑兹力尸⑵d8时，洛仑兹力户⑶片O时，洛仑兹力片例3.如下图所示，粒子所带电量都为q,都以相同的速率射入磁感强度为B的匀强磁场中，则各图所受的洛仑兹力的大小。
磁场对运动电荷的作用教案教案
磁场对运动电荷的作用教案教案教案：磁场对运动电荷的作用一、教学目标1.理解电荷在磁场中受到的洛伦兹力的方向和大小；2.能够运用右手定则判断电荷在磁场中受力的方向；3.掌握电荷在磁场中的运动规律。
二、教学重点1.电荷在磁场中受到的洛伦兹力的方向和大小；2.右手定则的运用。
三、教学难点如何描绘电荷在磁场中的运动轨迹。
四、教学过程步骤一：导入新课1.引入：回顾前一节课讲到的静磁场对运动电荷的作用。
在运动电荷周围一定有磁场，接下来我们要学习的是磁场对运动电荷的作用。
步骤二：学习磁场对运动电荷的作用1.洛伦兹力的方向和大小- 当一个电荷q以速度v运动时，它在磁场B中受到的力F为洛伦兹力，其大小为F=qvBsinθ，其中θ为v与B之间的夹角。
-根据右手定则，可以确定洛伦兹力的方向：将右手的四指指向电荷正向运动的方向，磁场方向由手指所示的方向确定，洛伦兹力的方向则为手掌的方向。
-提示学生进行练习，验证右手定则。
2.电荷在磁场中的运动-通过讲解洛伦兹力的方向和大小，引导学生理解电荷受力的规律。
-当电荷进入磁场时，会受到洛伦兹力的作用，产生一个沿着力方向的加速度。
-如果电荷的速度与磁场方向垂直，则电荷将按照圆周轨道运动；如果电荷的速度与磁场方向平行，则电荷将以直线方式运动。
-提示学生进行实验，观察电荷在磁场中的运动规律。
步骤三：进行案例分析和讨论1.设计一个具体的案例：一个带正电的粒子在垂直于地球表面的磁场中运动，请描述粒子的运动轨迹，并解释其运动规律。
2.引导学生根据之前所学的知识，应用右手定则和洛伦兹力的方向和大小推导出粒子的运动轨迹，并进行讨论。
步骤四：小结与拓展1.小结：通过本节课的学习，我们了解了磁场对运动电荷的作用及其运动规律。
掌握了右手定则的运用方法。
2.拓展：提问学生，如果一个电荷除了在磁场中运动外，还受到其他力的作用，它的运动会有什么变化？为什么？五、课堂作业1.准备一个具有一定速度和电荷量的带正电的粒子放置在磁场中，根据所学知识，推导出粒子的运动轨迹，画出示意图。
高中物理磁场对运动电荷的作用力洛仑磁力学案教科版选修-课件
磁场对运动电荷的作用力-洛仑磁力[目标定位]1.进一步理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动.2.了解质谱仪的构造及工作原理.3.了解回旋加速器的构造及工作原理．一、利用磁场限制带电粒子运动图11．利用圆形磁场限制带电粒子运动(1)偏转角度：如图1所示，tan θ2＝r R ，R ＝mv 0Bq ，则tan θ2＝qBrmv 0.(2)限制特点：只变更带电粒子的运动方向，不变更带电粒子的速度大小． 2．分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个关键点 (1)圆心的确定方法：两线定一点 ①圆心肯定在垂直于速度的直线上．如图2甲所示，已知入射点P (或出射点M )的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．图2②圆心肯定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P 、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心． (2)半径的确定半径的计算一般利用几何学问解直角三角形．做题时肯定要做好协助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形．(3)粒子在磁场中运动时间的确定①粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t＝α360°T (或t ＝α2πT )．②当v 肯定时，粒子在磁场中运动的时间t ＝lv，l 为带电粒子通过的弧长． 二、质谱仪 [问题设计]结合图3，思索并回答下列问题．图3(1)带电粒子在P 1与P 2两平行金属板间做什么运动？若已知P 1、P 2间电场强度为E ，磁感应强度为B 1，则从S 3穿出的粒子的速度是多大？(2)设下方磁场的磁感应强度为B 2，粒子打在底片上到S 3距离为L ，则粒子的荷质比是多大？ 答案 (1)S 2、S 3在同始终线上，所以在P 1、P 2间做直线运动，因为只有电场力与洛伦兹力平衡即qE ＝qvB 1时才可做直线运动，故应做匀速直线运动，即从狭缝S 3穿出的粒子速度均为v ＝EB 1.(2)粒子做圆周运动的半径R ＝L2依据R ＝mv qB 2及v ＝E B 1可得：q m ＝2E B 1B 2L. [要点提炼]1．质谱仪的原理(如图3)(1)带电粒子进入加速电场(狭缝S 1与S 2之间)，满意动能定理：qU ＝12mv 2.(2)带电粒子进入速度选择器(P 1和P 2两平行金属板之间)，满意qE ＝qvB 1，v ＝EB 1，匀速直线通过． (3)带电粒子进入偏转磁场(磁感应强度为B 2的匀强磁场区域)，偏转半径R ＝mv qB 2. (4)带电粒子打到照相底片，可得荷质比q m ＝EB 1B 2R.2．(1)速度选择器适用于正、负电荷．(2)速度选择器中的E 、B 1的方向具有确定的关系，仅变更其中一个方向，就不能对速度做出选择． 三、回旋加速器 [问题设计]1．回旋加速器的核心部分是什么？回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？ 答案 D 形盒 磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速． 2．对交变电压的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由什么确定？答案 交变电压的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期．由R ＝mv qB 及E k ＝12mv 2得最大动能E k＝q 2B 2R 22m，由此知最大动能由D 形盒的半径和磁感应强度确定．[要点提炼]1．回旋加速器采纳多次加速的方法：用磁场限制轨道、用电场进行加速．2．回旋加速器中沟通电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期，这样就可以保证粒子每次经过电场时都正好赶上适合电场而被加速．3．带电粒子获得的最大动能E km ＝q 2B 2R 22m，最大动能由D 形盒的半径R 和磁感应强度B 共同确定．[延长思索]为什么带电粒子加速后的最大动能与加速电压无关呢？答案 加速电压高时，粒子在加速器中旋转的圈数较少，而加速电压低时，粒子在加速器中旋转的圈数较多，最终粒子离开加速器时的速度由D 形盒的半径和磁感应强度共同确定，与加速电压无关．一、利用磁场限制带电粒子运动例1 如图4所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面对里的匀强磁场，磁感应强度为B .一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场，电子束经过磁场区域后，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 ，不计电子之间相互作用力及所受的重力．求：图4(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R ； (2)电子在磁场中运动的时间t ； (3)圆形磁场区域的半径r .解析 本题是考查带电粒子在圆形区域中的运动问题．一般先依据入射、出射速度确定圆心，再依据几何学问求解．首先利用对准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律，找出圆心位置，再利用几何学问及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关学问求解．(1)由牛顿其次定律得Bqv ＝mv 2R ，q ＝e ，得R ＝mvBe.(2)如图所示，设电子做圆周运动的周期为T ，则T ＝2πR v ＝2πm Bq ＝2πmBe.由几何关系得圆心角α＝θ，所以t ＝α2πT ＝mθeB. (3)由几何关系可知：tan θ2＝rR ，所以有r ＝mveB tan θ2.答案 (1)mvBe (2)mθeB (3)mv eB tan θ2针对训练 如图5所示，一束电荷量为e 的电子以垂直于磁场方向(磁感应强度为B )并垂直于磁场边界的速度v 射入宽度为d 的磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝30°.求电子的质量和穿越磁场的时间．图5答案2dBe v πd3v解析 过M 、N 作入射方向和出射方向的垂线，两垂线交于O 点，O 点即电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，连接ON ，过N 做OM 的垂线，垂足为P ，如图所示．由直角三角形OPN 知，电子轨迹半径r ＝dsin30°＝2d ①由牛顿其次定律知evB ＝m v 2r②解①②得：m ＝2dBev电子在无界磁场中的运动周期为T ＝2πeB ·2dBe v ＝4πd v电子在磁场中的轨迹对应的圆心角为θ＝30°，故电子在磁场中的运动时间为：t ＝112T ＝112×4πd v＝πd 3v .二、对质谱仪原理的理解例2 如图6是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场．下列表述正确的是( )图6A ．质谱仪是分析同位素的重要工具B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面对外C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E BD ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小解析 依据Bqv ＝Eq ，得v ＝E B ，C 正确；在磁场中，B 0qv ＝m v 2r ，得q m ＝vB 0r，半径r 越小，荷质比越大，D 错误；同位素的电荷数一样，质量数不同，在速度选择器中电场力向右，洛伦兹力必需向左，依据左手定则，可推断磁场方向垂直纸面对外，A 、B 正确． 答案 ABC三、对回旋加速器原理的理解例3 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D 形金属扁盒，两盒分别和一高频沟通电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心旁边，若粒子源射出的粒子电荷量为q ，质量为m ，粒子最大回旋半径为R max .求： (1)粒子在盒内做何种运动； (2)所加交变电流频率及粒子角速度； (3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能．解析 (1)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．(2)粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，因为T ＝2πmqB，回旋频率f ＝1T ＝qB 2πm ，角速度ω＝2πf ＝qB m.(3)由牛顿其次定律知mv 2maxR max＝qBv max则R max ＝mv max qB ，v max ＝qBR maxm最大动能E kmax ＝12mv 2max ＝q 2B 2R 2max2m答案 (1)匀速圆周运动 (2)qB 2πm qBm(3)qBR max m q 2B 2R 2max 2m方法点拨 回旋加速器中粒子每旋转一周被加速两次，粒子射出时的最大速度(动能)由磁感应强度和D 形盒的半径确定，与加速电压无关．洛伦兹力的应用—⎪⎪⎪⎪—磁偏转的特点：只变更粒子速度的方向，不变更粒子速度的大小—应用—⎪⎪⎪—质谱仪—回旋加速器1．(带电粒子在磁场中运动的基本问题)如图7所示，水平导线中有电流I 通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I 的方向相同，则电子将( )图7A ．沿路径a 运动，轨迹是圆B ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越大C ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越小D ．沿路径b 运动，轨迹半径越来越小 答案 B解析 由左手定则可推断电子运动轨迹向下弯曲，又由R ＝mvqB知，B 越来越小，R 越来越大，故电子的径迹是a ，故选B.2．(对回旋加速器原理的理解)在回旋加速器中( ) A ．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B ．电场和磁场同时用来加速带电粒子C．磁场相同的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与沟通电压的大小有关，而与沟通电压的频率无关答案AC解析电场的作用是使粒子加速，磁场的作用是使粒子回旋，故A选项正确，B选项错误；粒子获得的动能E k＝qBR22m，对同一粒子，回旋加速器的半径越大，粒子获得的动能越大，与沟通电压的大小无关，故C选项正确，D选项错误．3. (带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题)如图8所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场．其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)( )图8A．1∶3B．4∶3C．1∶1D．3∶2答案 D解析如图所示，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90°.从b点射出的粒子对应的圆心角为60°.由t＝α2πT，可得：t1∶t2＝3∶2，故选D.4．(利用磁场限制粒子的运动)如图9所示，带负电的粒子垂直磁场方向沿半径进入圆形匀强磁场区域，出磁场时速度偏离原方向60°角，已知带电粒子质量m＝3×10－20kg，电荷量q＝10－13C，速度v0＝105m/s，磁场区域的半径R＝0.3m，不计重力，则磁场的磁感应强度为________．图9答案0.058T解析画进、出磁场速度的垂线得交点O′，O′点即为粒子做匀速圆周运动的圆心，据此作出运动轨迹AB，如图所示．此圆半径记为r.连接O ′A ，O ′AOA＝tan60° r ＝3R带电粒子在磁场中做匀速圆周运动F 洛＝F 向Bqv 0＝ma 向＝mv 20rB ＝mv 0qr ＝3×10－20×10510－13×0.33T＝330T≈0.058T.题组一 对质谱仪、速度选择器和回旋加速器的理解 1.图1图1为一“滤速器”装置示意图．a 、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O 进入a 、b 两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a 、b 间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO ′运动，由O ′射出．不计重力作用．可以达到上述目的的方法是( ) A ．使a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面对里 B ．使a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面对里 C ．使a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面对外 D ．使a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面对外 答案 AD图22．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图2所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x ，可以推断( ) A ．若离子束是同位素，则x 越大，离子质量越大 B ．若离子束是同位素，则x 越大，离子质量越小 C ．只要x 相同，则离子质量肯定相同 D ．只要x 相同，则离子的荷质比肯定相同 答案 AD解析 由动能定理qU ＝12mv 2.离子进入磁场后将在洛伦兹力的作用下发生偏转，由圆周运动的学问，有：x ＝2r ＝2mv qB ，故x ＝2B 2mUq，分析四个选项，A 、D 正确，B 、C 错误．3．有一混合正离子束先后通过正交电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，假如这束正离子在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的( ) A ．速度和荷质比 B ．质量和动能 C ．电荷量和质量 D ．速度和质量 答案 A解析 由于离子束先通过速度选择器，这些离子必具有相同的速度；当这些离子进入同一匀强磁场时，偏转半径相同，由R ＝mv qB可知，它们的荷质比也相同．故选项A 正确． 4.图3如图3所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D 形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．下列说法正确的有( ) A ．粒子被加速后的最大速度随磁感应强度和D 形盒的半径的增大而增大 B ．粒子被加速后的最大动能随高频电源的加速电压的增大而增大 C ．高频电源频率由粒子的质量、电荷量和磁感应强度确定 D ．粒子从磁场中获得能量答案 AC解析 当粒子从D 形盒中出来时速度最大，由qv m B ＝m v 2mR 其中R 为D 形盒半径，得v m ＝qBR m，可见最大速度随磁感应强度和D 形盒的半径的增大而增大，A 正确． 题组二 利用磁场限制带电粒子运动5．如图4所示，在x >0、y >0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面对里，大小为B .现有一质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，从x 轴上到原点的距离为x 0的P 点，以平行于y 轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y 轴的方向射出此磁场．不计重力的影响．由这些条件可知( )图4A ．不能确定粒子通过y 轴时的位置B ．不能确定粒子速度的大小C ．不能确定粒子在磁场中运动所经验的时间D ．以上三个推断都不对 答案 D解析 带电粒子以平行于y 轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y 轴的方向射出此磁场，故带电粒子肯定在磁场中运动了14周期，从y 轴上距O 为x 0处射出，回旋角为90°.由r ＝mvBq 可得v ＝Bqr m ＝Bqx 0m ，可求出粒子在磁场中运动时的速度大小，又有T ＝2πx 0v ＝2πmBq，可知粒子在磁场中运动所经验的时间．故选D.6．如图5所示，在x >0，y >0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面对里、大小为B ，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x 轴上的P 点以不同的初速度平行于y 轴正方向射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则( )图5A ．初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子B ．初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子C ．在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子D ．在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子答案 AD解析 明显图中四条圆弧中①对应的半径最大，由半径公式R ＝mvqB可知，质量和电荷量相同的带电粒子在同一个磁场中做匀速圆周运动的速度越大，半径越大，A 对，B 错；依据周期公式T ＝2πmqB知，当圆弧对应的圆心角为θ时，带电粒子在磁场中运动的时间为t ＝θmqB，圆心角越大，则运动时间越长，圆心均在x 轴上，由半径大小关系可知④的圆心角为π，且最大，故在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子，D 对，C 错．7.空间存在方向垂直于纸面对里的匀强磁场，如图6所示的正方形虚线为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O 点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其荷质比相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是( )图6A ．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间肯定不同B ．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹肯定相同C ．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹肯定相同D ．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角肯定越大 答案 BD 解析由于粒子荷质比相同，由r ＝mvqB可知速度相同的粒子运动半径相同，运动轨迹也必相同，B 正确．对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示，由图可知，粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同，运动时间都为半个周期，而由T ＝2πmqB知全部粒子在磁场中的运动周期都相同，A 、C 皆错误．再由t ＝θ2πT ＝θmqB可知D 正确．故选B 、D.8．如图7所示，在边界PQ 上方有垂直纸面对里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O 点沿与PQ 成θ角的方向以相同的速度v 射入磁场中，则关于正、负电子，下列说法正确的是( )图7A ．在磁场中的运动时间相同B ．在磁场中运动的轨道半径相同C ．出边界时两者的速度相同D ．出边界点到O 点的距离相等 答案 BCD9．如图8所示，平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一匀强磁场垂直于纸面对里，磁感应强度为B .一质量为m 、电荷量为q 的粒子以速度v 从O 点沿着与y 轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A 点(图中未画出)时速度方向与x 轴的正方向相同，不计粒子的重力，则( )图8A ．该粒子带正电B ．A 点与x 轴的距离为mv2qBC ．粒子由O 到A 经验时间t ＝πm3qBD ．运动过程中粒子的速度不变 答案 BC解析 依据粒子的运动方向，由左手定则推断可知粒子带负电，A 项错；运动过程中粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向变更，D 项错；粒子做圆周运动的半径r ＝mv qB，周期T ＝2πmqB，从O点到A 点速度的偏向角为60°，即运动了16T ，所以由几何学问求得点A 与x 轴的距离为mv2qB ，粒子由O 到A 经验时间t ＝πm3qB ，B 、C 两项正确．题组三 综合应用10．长为l 的水平极板间有垂直纸面对里的匀强磁场，磁感应强度为B ，板间距离也为l ，两极板不带电．现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从两极板间边界中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采纳的方法是( ) A ．使粒子的速度v <Bql 4mB ．使粒子的速度v >5Bql4mC ．使粒子的速度v >Bql mD ．使粒子的速度Bql 4m <v <5Bql 4m答案 AB解析 如图所示，带电粒子刚好打在极板右边缘时，有r 21＝(r 1－l 2)2＋l 2又r 1＝mv 1Bq， 所以v 1＝5Bql4m粒子刚好打在极板左边缘时，有r 2＝l 4＝mv 2Bq ，v 2＝Bql4m综合上述分析可知，选项A 、B 正确．11.如图9所示，一个质量为m 、电荷量为－q 、不计重力的带电粒子从x 轴上的P (a,0)点以速度v ，沿与x 轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y 轴射出第一象限，求：图9(1)匀强磁场的磁感应强度B ； (2)穿过第一象限的时间． 答案 (1)3mv 2qa (2)43πa9v解析(1)作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系知：R cos30°＝a ，得：R ＝23a3Bqv ＝m v 2R 得：B ＝mv qR ＝3mv 2qa.(2)运动时间：t ＝120°360°×2πm qB ＝43πa 9v.12．如图10，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直于xOy 所在纸面对外．某时刻在x ＝l 0、y ＝0处，一质子沿y 轴负方向进入磁场；同一时刻，在x ＝－l 0、y ＝0处，一个α粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直．不考虑质子与α粒子的相互作用，设质子的质量为m ，电荷量为e .则：图10(1)假如质子经过坐标原点O ，它的速度为多大？(2)假如α粒子与质子经最短时间在坐标原点相遇，α粒子的速度应为何值？方向如何？ 答案 (1)eBl 02m(2)2eBl 04m ，方向与x 轴正方向的夹角为π4解析 (1)质子的运动轨迹如图所示，其圆心在x ＝l 02处，其半径r 1＝l 02.又r 1＝mveB ，可得v ＝eBl 02m.(2)质子从x ＝l 0处到达坐标原点O 处的时间为t H ＝T H 2，又T H ＝2πm eB ，可得t H ＝πmeB.α粒子的周期为T α＝4πm eB ，可得t α＝T α4两粒子的运动轨迹如图所示由几何关系得r α＝22l 0，又2ev αB ＝m αv 2αr α，解得v α＝2eBl 04m ，方向与x 轴正方向的夹角为π4.。
4、磁场对运动电荷的运动(教案、学案)
4、磁场对运动电荷的运动（教案、学案）一、复习目标1． 掌握洛仑兹力，掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
2．特别是匀速圆周运动的一些基本特征。
3．了解速度选择器，质谱仪，回旋加速器等的工作原理。
二、难点剖析1、洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。
计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F 安 =BIL ；其中I=nesv ；设导线中共有N 个自由电子N=nsL ；每个电子受的磁场力为F ，则F 安=NF 。
由以上四式可得F=qvB 。
条件是v 与B 垂直。
当v 与B 成θ角时，F=qvB sin θ。
2、磁场对运动电荷的作用。
带电量为q 、以速度υ在磁感强度为B 的均强磁场中运动的带电粒子所受到的作用为称为洛仑兹力，其大小f B 的取值范围为0≤f B ≤q υB.当速度方向与磁场方向平行时，洛仑兹力取值最小，为零；当速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力取值最大，为q υB.如果速度方向与磁场方向夹角为θ，可采用正交分解的方式来处理洛仑兹力大小的计算问题。
而洛仑兹力的方向则是用所谓的“左手定则”来判断的。
磁场对运动电荷的洛仑兹力作用具备着如下特征，即洛仑兹力必与运动电荷的速度方向垂直，这一特征保证了“洛仑兹力总不做功”，把握住这一特征，对带电粒子在更为复杂的磁场中做复杂运动时的有关问题的分析是极有帮助的。
3、带电粒子在磁场中的运动（1）电荷的匀强磁场中的三种运动形式。
如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略不计（或均被平衡），则其运动有如下三种形式：当υ∥B 时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动；当υ⊥B 时，所受洛仑力充分向心力，做半径和周期分别为R=qB m υ，T=qBm π2 的匀速圆周运动；当υ与B 夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和υ⊥（分别平行于和垂直于）B ，因此电荷一方向以υ∥的速度在平行于B 的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B 的平面内做匀速圆周运动。
3.5磁场对运动电荷的作用力导学案
3．5 磁场对运动电荷的作用课前预习学案一、预习目标1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
4、了解电视机显像管的工作原理。
二、预习内容1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。
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，拇指所指电荷所受的方向。
3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。
4．洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率。
5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。
为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成。
三、提出疑惑课内探究学案学习目标1、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
学习过程一、讨论洛伦兹力的大小1.设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。
这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力二、洛伦兹力的方向通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现，由此我们推断洛伦兹力的方向可以依照左手定则：伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向三、洛伦兹力的大小电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为？若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢?四、洛伦兹力的特征1，带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小洛伦兹力对电荷不做功2，带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力.而带电粒子在电场中受电场力.那么洛伦兹力与电场力有何区别？（1）电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。
【教学设计】磁场对运动电荷的作用力
《磁场对运动电荷的作用力》教学设计教学目标（一）知识与技能1、知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向2、知道洛伦兹力大小的推理过程3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算4、了解v和B垂直时洛伦兹力大小及方向的判断，理解洛伦兹力对电荷不做功5、了解电视机显像管的工作原理（二）过程与方法通过观察形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系（微观与宏观），洛伦兹力的方向也可以用右手定则判断。
通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin 。
最后了解洛伦兹力的最后一个应用——电视显像管中的磁偏转。
（三）情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理——假设——实验验证”。
教学重点洛伦兹力公式的推导和方向的判定教学难点洛伦兹力的计算及方向的判定教学方法假设-验证法探究法学生演示法教学课时一课时教学过程导入：通过三个问题设置疑问，（1）极光的形成，为什么只出现在地球的南北两极？（2）磁铁靠近电视机图像为什么会发生扭曲变形（3）阴极射线管中的射线在磁场作用下为什么会发生偏转？一、这节课，主要来解决三个方面的知识点。
（课件展示）（1）知道什么是洛伦兹力。
（2）洛伦兹力方向判断（3）知道洛伦兹力大小的推理过程，掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算请同学们从互联网上，搜一下极光的图片，来看一下极光的特点。
教师提示：找出你认为最能展现极光特点的图片，然后放大，相邻几位同学可互相欣赏。
（从互联网上搜索图片，信息量非常大，因学生个人喜好的不同，所喜欢的图片也不一致，所以要求学生互相欣赏，加大认知。
）（2）教师将学生搜到的比较有代表性的图片，利用极域电子教室软件演示给学生看。
让学生欣赏学生自己的寻找的成果。
（一）展示教学目标1.知道什么是洛伦兹力通过复习安培力引入新课：(1)提问：安培力，公式，方向（2）思考：电流是如何形成的？通过电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此想到——磁场可能对运动电荷有力的作用。
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目标掌握洛伦兹力大小的推理过程。
课题《磁场对运动电荷的作用》授课人课型新授课1．知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2．知道磁场对电流的作用力（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。
学习
3.从安培力的角度研究洛伦兹力的方向、大小，使其学生建立宏观、微观的概念，感受物理规
律的统一美。
1．洛伦兹力的方向判断。
学习重点学习2．理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。
根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力（微观量）的表达式。
理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。
根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力
难点（微观量）的表达式。
一、磁场对运动电荷有力的作用
演示实验：观察阴极射线在磁场中的偏转
【实验现象】
1．在没有磁场时
2．在有磁场时
【归纳总结】
二、洛伦兹力的方向
1．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与、都垂直，也可以由判定。
2．左手定则的内容
三、洛伦兹力的大小
1．推导洛伦兹力大小的计算公式
【模型建立】
如图，在磁感应强度为B的磁场中，长为L的导线，单位体积内含有的运动电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷平均定向移动的速率为v，导线的横截面积为s
【理论探究】
回忆电流、安培力的定义，根据建立的模型，理论推导洛伦兹力大小的表达式。
（1）在导线中取一截面，时间t内通过这一截面的自由电荷数
（2）电荷定向移动形成的电流
（3）通电导线所受安培力
（4）这段导线内总的自由电荷数
（5）每个自由电荷所受洛伦兹力
2．思考与讨论
（1）上面推导出的洛伦兹力大小计算公式的使用条件是什么？
（2）当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时，洛伦兹力的大小F如何？
（3）当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小F该怎样来计算？试推导。
四、走进生活——洛伦兹力的实际应用
从下图可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。
为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
A
O
B
1．如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
2．如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
3．如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
4．要使电子在荧光屏上精确定位，就需要知道电子的运动轨迹。
电子在磁场中偏转轨迹究竟是何种性质的轨迹呢？。