洛仑兹力初探学案
高中物理第1章电与磁第6节洛伦兹力初探学案粤教版选修1_199
第六节洛伦兹力初探[先填空]1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力．2．洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的．[再判断]1．洛伦兹力的方向与磁场方向平行．(×)2．洛伦兹力将使粒子的速度变大．(×)3．静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用．(×)[后思考]应用左手定则如何判定负电荷所受洛伦兹力方向【提示】应用左手定则判定负电荷所受洛伦兹力方向时，四指应指向负电荷运动的反方向，大拇指指向为洛伦兹力方向．1．洛伦兹力方向与安培力方向的确定是一样的，都是由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面．2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力F 始终垂直于电荷速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是( )A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功的结果D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力【解析】运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．【答案】 D2．下列表示磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中正确的是( )【导学号：75392039】【解析】首先弄清各图中三个方向的方位，图A、B中磁场方向垂直纸面向外，图C 中电荷运动方向垂直纸面向里．图D中洛伦兹力方向垂直纸面向外．然后依据左手定则判断，选项D正确．【答案】 D3．带正电荷q的粒子(不计重力)进入匀强磁场中，能在磁场中受力发生垂直纸面向里偏转的是( )【解析】选项A、B中电荷运动方向与磁场方平行不受洛伦兹力．由左手定则知，C项中电荷受洛伦兹力垂直纸面向外，D项电荷受洛伦兹力垂直纸面向里．【答案】 D[先填空]1．磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转．2．显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．[再判断]1．在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转．(√)2．回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．(×)3．电子撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√)[后思考]磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的．那么，这个力是否是作用在运动电荷上的呢？【提示】这个力作用在运动电荷上，磁场对电流的作用力是磁场对运动电荷作用力的宏观表现．1．电视机显像管原理显像管由电子枪(应用热电子发射和电场加速的原理，发出高速电子束)、线圈(利用电流的磁效应产生磁场)、荧光屏(荧光物质在高速电子的轰击下发光)和玻璃屏幕(保护作用)四部分组成(如图161)．图161电子枪产生的高能电子束，穿过磁偏转线圈产生的磁场时，受洛伦兹力的作用，运动径迹发生偏转，打在荧光物质上，产生亮点．通过受视频信号控制的偏转线圈中的电流的变化改变磁场，屏上的亮点的位置随之改变．彩色显像管中三支电子枪同时工作或一支电子枪同时发出三束电子．2．回旋加速器美国物理学家劳伦斯于1932年发明．其结构如图162所示，核心部件为两个D形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)．图162(1)磁场的作用：带电粒子以某一速度从D形盒中心附近垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，带电粒子每次进入D形盒都运动相同的时间(半个周期)后沿平行电场方向进入夹缝的电场．带电粒子被加速后在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径增大，但周期却不变．(如图163)图163(2)电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速．(3)交变电压的作用：为保证带电粒子每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，需在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压．4．如图164为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为( )【导学号：75392040】图164A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转【解析】带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向．【答案】 B5．显像管是电视机中的一个重要元件，如图165为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心墨点表示电子枪射出的电子，它的方向由纸内指向纸外，当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应( )图165A．向左偏转B．向上偏转C．不偏转D．向下偏转【解析】由安培定则判断电子所在处的磁场方向水平向左，再由左手定则判断运动的电子受洛伦兹力方向向上．选项B正确．【答案】 B6．带电粒子M和N，先后以不同的速度沿PO方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如图166所示，不计重力，下列分析正确的是( )【导学号：75392041】图166A．M带正电，N带负电B．M和N都带正电C．M带负电，N带正电D．M和N都带负电【解析】由左手定则可判断，粒子M向下偏，所受洛伦兹力向下，应带负电，粒子N 向上偏，所受洛伦兹力向上，应带正电，故C正确．【答案】 C判断洛伦兹力方向时应注意电荷的正负，特别是判断负电荷所受洛伦兹力方向时，四指应指向电荷运动的反方向．。
35《研究洛伦兹力》学案.docx
《3.5研究洛伦兹力》学案班级: ______ 学号：________ 姓名：______【知能预备】一、洛伦兹力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. 当带电粒了垂直进入匀强磁场时，粒了受到的洛伦兹力大小表示为：___________ o♦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________ O①若v丄3，则/=—；②若v//B，则于=_ ；③若u与B夹角为&，贝ij f= _________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______________________________ o洛伦兹力对运动电荷永不________ o二、速度选择器图中两个平行金属板分别连在电源的两极上，使两板间形成方向沿纸平面向上、电场强度大小为E的匀强电场；同时在该空间加冇方向垂直纸面指向读者、磁感应强度的人小为B的匀强磁场。
现让一个质量为m,电荷量为q的带正电粒了沿两板之间的屮轴线垂肓磁场进入速度选择器。
试问:(1)当Bqv = Eq时，即速度v= _______ ,粒子将-直沿直线运动。
(2)当Bqv>—时，即速度v> ___________ ，粒了将向下极板偏转。
(3)当Bqvv_时，即速度vv ____________ ，粒子将向上极板偏转。
【典例精讲】例1 •试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.例3.单摆摆长L,摆球质量为亦 带有电荷+ q,在垂直于纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场 中摆动，当其向左、向右通过最低点时，问：（1） 速度大小是各为多少？（2） 此时线上拉力大小是否相等？若不等，那对应的拉力各为多少？【自试牛刀】 变式1・一个电子穿过菜一空间而未发生偏转，则A. 此空间一定不存在磁场B. 此空间可能有方向与电子速度平行的磁场C. 此空间可能有磁场,方向与电子速度垂在D. 以上说法都不对例2.在方向如图所示的匀强电场（场强为E ）和匀强磁场 （磁感应强度为B ）共存的场区，一电 A. B. C. D. 子沿垂直电场线和磁感线方向以速度V 。
高中物理 3.5《探究洛伦兹力》学案 粤教版选修
高中物理 3.5《探究洛伦兹力》学案粤教版选修【例1】图16－49是表示磁场磁感强度B，负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、f两两垂直)[ ]解答：正确的应选A、B、C、点拨：由左手定则可知四指指示正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指示的方向应与速度方向相反、【例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，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C、只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D、带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小解答：正确的应选B、点拨：理解洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关是关键、【例3】如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用，则带电粒子在磁场中作下列运动可能成立的是[ ]A、作匀速直线运动B、作匀变速直线运动C、作变加速曲线运动D、作匀变速曲线运动点拨：当v∥B时，f＝0，故运动电荷不受洛伦兹力作用而作匀速直线运动、当v与B不平行时，f≠0且f与v恒垂直，即f只改变v的方向、故运动电荷作变加速曲线运动、参考答案：AC【例4】如图16－50所示，在两平行板间有强度为E的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q的负粒子(重力不计)，垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一个怎样方向的磁场，其磁感应强度为多大？点拨：要使粒子沿直线飞出，洛伦兹力必须与电场力平衡、参考答案：磁感应强度的方向应垂直于纸面向内，大小为E/v【例5】、运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。
解析：洛伦兹力。
荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。
通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。
试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向、解析：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，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
新沪科版3-1选修三5.5《探究洛伦兹力》优秀教案1(重点资料).doc
探究洛仑兹力学案一、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 sinθ。
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≤qυB.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qυB.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。
[:学#科#网]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。
(选修1-1学案)1.6洛伦兹力初探
（学案）高中物理选修1—1 第一章 电与磁第 1 页 第2 页1 第一章第六节 洛伦兹力初探姓名 高二 班 学号 ◆ 自主梳理★★★一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。
【理解】（1）通电导体在磁场中所受的安培力，实际上是运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的宏观表现。
（2）洛伦兹力的方向：①洛伦兹力的方向不仅与磁场方向、电荷正负有关，还与电荷运动方向有关。
可以用左手定则来判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向。
②左手定则：让磁感线垂直穿过掌心，四指指向与正电荷运动方向一致，与负电荷运动方向相反，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
（3）洛伦兹力一定垂直于磁场方向，一定垂直于电荷运动方向。
（4）洛伦兹力的大小：运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力大小不仅与磁感应强度、电荷量有关，还与运动速度的大小及方向有关。
洛伦兹力的计算公式为：sin θfqvB =（其中θ为B 与v 的夹角） ①当︒=90θ时，即B ⊥v ，就是说当速度方向与磁场方向垂直时，则qvB =f ；②当︒=0θ时，即B // v ，就是说当速度方向与磁场方向平行时，则0f =，运动电荷不受洛伦兹力。
【特别提醒】电荷在磁场中静止时不受洛伦兹力，运动时也不一定受洛伦兹力。
必须是电荷在磁场中运动且运动方向与磁场方向不平行。
（5）洛伦兹力的应用：回旋加速器、磁流体发电机、电子显像管 【特别注意】①洛伦兹力不会使电荷速度大小发生变化。
（因为洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，根据牛顿第二定律，洛伦兹力产生的加速度的方向也总是与速度方向垂直，这个加速度只改变电荷的速度方向，不改变速度大小。
）②洛伦兹力对电荷不做功。
（因为洛伦兹力的方向总是与电荷速度方向垂直，所以洛伦兹力对电荷不做功，电荷的动能不变。
）③带电粒子垂直进入匀强磁场并只受洛伦兹力时，将会做匀速圆周运动，这是因为洛伦兹力总是与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度大小。
二、磁偏转：借助于磁场改变电子束运动方向或发生偏转的方法。
高中物理3.5研究洛伦兹力学案(含解析)粤教版选修3_1
学案4 研究洛伦兹力[学习目标定位] 1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力.2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小．运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力．通电导线在磁场中所受的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现．一、洛伦兹力的方向方向判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．运动的负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向相反．二、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f＝qvB.当速度方向与磁场平行时，运动粒子受到的洛伦兹力为零.一、洛伦兹力的方向[问题设计]如图1所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响．那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？图1答案左手定则．[要点提炼]1．洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，让磁感线从掌心穿过，四指所指的方向为正电荷的运动方向(或为负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向．运动的负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向相反．2．(1)洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于v 和B 所决定的平面(但v 和B 的方向不一定垂直)．(2)由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功(填“做功”或“不做功”)，洛伦兹力只改变电荷速度的方向而不改变其速度的大小． 二、洛伦兹力的大小 [问题设计]如图2所示，直导线中自由电荷的电荷量为q ，定向移动的速度为v ，单位体积的自由电荷数为n ，导线长度为L ，横截面积为S ，磁场的磁感应强度为B .图2(1)导线中的电流是多大？导线在磁场中所受安培力多大？(2)长为L 的导线中含有的自由电荷数为多少？如果把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力，则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？ 答案 (1)I ＝nqvS F ＝ILB ＝nqvSLB (2)N ＝nSL f ＝FN＝qvB [要点提炼]1．洛伦兹力与安培力的关系(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．而洛伦兹力是安培力的微观本质．(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．2．洛伦兹力的大小：f ＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角． (1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：f ＝qvB ； (2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：f ＝0； (3)当电荷在磁场中静止时：f ＝0.电荷在磁场中是否受洛伦兹力及洛伦兹力的大小与电荷的运动情况有关．一、对洛伦兹力方向的判定例1 (单选)下列关于图3中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断错误的是( )图3A ．洛伦兹力方向竖直向上B ．洛伦兹力方向垂直纸面向里C ．粒子带负电D ．洛伦兹力方向垂直纸面向外解析 根据左手定则可知A 图中洛伦兹力方向应该竖直向上，B 图中洛伦兹力方向垂直纸面向里，C 图中粒子带正电，D 图中洛伦兹力方向垂直纸面向外，故A 、B 、D 正确，C 错误． 答案 C二、对洛伦兹力公式的理解例2 如图4所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B ，带电粒子的速率均为v ，带电荷量均为q .试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．图4解析 (1)因v ⊥B ，所以f ＝qvB ，方向垂直v 指向左上方．(2)v 与B 的夹角为30°，将v 分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v ⊥＝v sin 30°，f ＝qvB sin 30°＝12qvB .方向垂直纸面向里．(3)由于v 与B 平行，所以不受洛伦兹力． (4)v 与B 垂直，f ＝qvB ，方向垂直v 指向左上方． 答案 (1)qvB 垂直v 指向左上方(2)12qvB 垂直纸面向里 (3)不受洛伦兹力 (4)qvB 垂直v 指向左上方三、带电物体在匀强磁场中的运动问题例3 一个质量为m ＝0.1 g 的小滑块，带有q ＝5×10－4C 的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B ＝0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图5所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g 取10 m/s 2)．求：图5(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？ (3)该斜面长度至少为多长？解析 (1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力F N 和洛伦兹力f 作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力f 应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，由平衡条件得f ＋F N ＝mg cos α，当支持力F N ＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为v max ，则此时小滑块所受洛伦兹力f ＝qv max B ，所以v max ＝mg cos αqB ＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5m/s ≈3.5 m/s(3)设该斜面长度至少为l ，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时．因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mgl sin α＝12mv 2max －0，所以斜面长至少为l ＝v 2max2g sin α＝ 3.522×10×0.5 m≈1.2 m.答案 (1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m规律总结 1.带电物体在磁场或电场中运动的分析方法和分析力学的方法一样，只是比力学多了洛伦兹力和电场力．2．对带电粒子受力分析求合力，若合力为零，粒子做匀速直线运动或静止；若合力不为零，粒子做变速运动，再根据牛顿第二定律分析粒子速度变化情况．针对训练 (单选)如图6所示，a 是带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物块，a 、b 叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段( )图6A．a、b一起运动的加速度不变B．a、b一起运动的加速度增大C．a、b物块间的摩擦力减小D．a、b物块间的摩擦力增大答案 C解析以整体为研究对象有：F－f＝(m a＋m b)a f＝(m a g＋m b g＋qvB)μ由于整体加速运动，因此速度逐渐增大，洛伦兹力增大，则地面给b的滑动摩擦力增大，因此整体加速度逐渐减小．隔离a，a受到水平向左的静摩擦力作用，根据牛顿第二定律有：f′＝m a a，由于加速度逐渐减小，因此a、b物块间的摩擦力减小．。
粤教版选修1-1第一章第6节《洛伦兹力初探》教学设计
高中物理粤教版教材高二年级选修1-1第一章第6节《洛伦兹力初探》教学设计1广州市荔湾区汾水中学蒋碧娣一、教学目标1．知识与技能：（1）、通过实验认识洛伦兹力，知道通电导线所受的安培力是运动电荷所洛伦兹力的宏观表现。
（2）、知道影响洛伦兹力方向的因素，了解电子束的磁偏转原理极其在技术中的应用。
2．过程与方法：（1）、通过实验研究运动电荷在磁场中的偏转，简单归纳出洛伦兹力的方向跟磁场方向、电磁运动方向的关系。
培养学生分析、归纳问题的能力。
（2）、熟悉几种常见的显象管的结构和原理，认识磁偏转在显象管中的应用。
3．情感态度与价值观：通过实验以及对显象管原理的了解，让学生感悟科学是人类创造发明的基础，科学技术可以大大改善我们的生活，从而培养学生将物理问题应用于生产和生活的意识。
【教学重点】重点：通过实验，知道影响洛伦兹力方向的因素【教学用具】阴极射线管、蹄形磁铁【学生基本情况分析：】我校属于生源组的D组学校，在广州市各类学校不断扩招的情况下，学生的整体素质及物理基础不断下降。
而文科学生对物理的学习兴趣更低，基础更薄弱，因此需要我们根据现有学生的具体情况设计教案，把握教学的难度、梯度，进行有效教学。
【教学设想】通过上一节课的学习，本节课显得有点顺理成章，既是以前内容的巩固与复习，又可以延伸新的知识，但是对文科生的要求不是很高，所以还是以实验为主，学生学起来比较轻松，对推理能力较强的学生，要求掌握洛伦兹力方向的判定方法。
【教学过程】一、复习提问，引入新课1、磁场对通电导体是否有力的作用？此力叫什么力？2、安培力的大小与那些因素有关？方向怎样判定？3、电流是怎样形成的？电流方向是如何规定的？思考：磁场对运动电荷是否有力的作用？二、新课教学讲述阴极射线管的结构以及工作原理。
观察实验1：磁场对运动电荷的作用（1）、在未加磁场的条件下，观察阴极射线管工作时电子束运动径迹。
（2）、让阴极射线管处于蹄形磁铁的磁场中，观察阴极射线管工作时电子束运动径迹。
洛伦兹力学案
洛伦兹力【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、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。
【过程与方法】1、通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，给学生一个直观的认识2、对比安培力与洛伦兹力，从理论上总结出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性，并培养学生的迁移能力【情感态度与价值观】1、实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度2、总结得出洛伦兹力的大小的公式，养成严密推理的科学作风【教学重点】1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
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。
【教学难点】洛伦兹力方向的判断。
一、猜想与实验已知：1.磁场对电流有安培力的作用。
2.电流是由电荷的定向移动形成的，电流方向与 电荷（“正”或“负”）运动方向相同，与 电荷（“正”或“负”）运动方向相反。
猜想：磁场对 可能有力的作用。
实验：了解课本P 93--94图5.31中的实验装置，观察图中显示的实验现象。
解释：试着用你的猜想看能否解释图中的实验现象，即电子束为什么会向下偏转？ 结论： 。
总结洛伦兹力定义： 。
二、洛伦玆力的方向通过大量实验，人们归纳出，洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让 垂直穿过手心，四指指向 运动的方向（或 运动的反方向），那么，大拇指所指的方向就是电荷所受洛伦兹力的方向。
练习1：试根据已知条件，判断图中各带电粒子受到的洛伦玆力的方向或粒子的电性。
v Bv B· · · · · · ·· ····· · · · × × × ××××× ×× × × × ×（a ） （b ） （c ）问题讨论：1.运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力吗？若运动电荷在磁场中某处所受洛伦兹力为零，则该处的磁感应强度一定为零吗？2、在利用左手定则判断运动电荷在磁场中洛伦兹力的方向时，正负电荷的判断方法一样吗？有何区别？三、洛伦玆力的大小1、通过大量实验，人们归纳出：当电荷的运动方向与磁感应线 时，洛伦兹力F 与运动粒子的 、 以及 的大小成正比，最后化简为公式：F=qvB即：当电荷垂直于磁场方向运动时，它所受的洛伦兹力的大小等于电荷的 、 和 三者的乘积。
2020高中物理第1章电与磁第6节洛伦兹力初探学案粤教版选修1-1
第六节洛伦兹力初探学习目标知识脉络1.了解什么是洛伦兹力．2．知道洛伦兹力的应用．(重点)3．会判断洛伦兹力的方向．(重点、难点)[知识梳理]一、磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力．2．洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的．二、磁偏转与显像管1．磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转．2．显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．[基础自测]1．思考判断(1)洛伦兹力的方向与磁场方向平行．(×)(2)洛伦兹力将使粒子的速度变大．(×)(3)静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用．(×)(4)在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转．(√)(5)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．(×)(6)电子撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√)[提示](1)洛伦兹力的方向与磁场方向垂直．(2)洛仑兹力不改变速度的大小．(3)静止的带电粒子在磁场中不受洛仑兹力的作用．(5)回旋加速器使带电粒子获得的最大动能与加速电压无关．2．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是( )A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功的结果D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力D[运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．] 3．如图161为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为( )【导学号：】图161A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转B[带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向．][合作探究·攻重难]洛伦兹力的方向1的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面．2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力F 始终垂直于电荷速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)( )A B C DC[由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所受的洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．]确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.[针对训练]1．带正电荷q的粒子(不计重力)进入匀强磁场中，能在磁场中受力发生垂直纸面向里偏转的是( )D[选项A、B中电荷运动方向与磁场方向平行不受洛伦兹力．由左手定则知，C项中电荷受洛伦兹力垂直纸面向外，D项电荷受洛伦兹力垂直纸面向里．]带电粒子在磁场中偏转及其应用1显像管由电子枪(应用热电子发射和电场加速的原理，发出高速电子束)、线圈(利用电流的磁效应产生磁场)、荧光屏(荧光物质在高速电子的轰击下发光)和玻璃屏幕(保护作用)四部分组成(如图162)．图162电子枪产生的高能电子束，穿过磁偏转线圈产生的磁场时，受洛伦兹力的作用，运动径迹发生偏转，打在荧光物质上，产生亮点．通过受视频信号控制的偏转线圈中的电流的变化改变磁场，屏上的亮点的位置随之改变．彩色显像管中三支电子枪同时工作或一支电子枪同时发出三束电子．2．回旋加速器美国物理学家劳伦斯于1932年发明．其结构如图163所示，核心部件为两个D形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)．图163(1)磁场的作用：带电粒子以某一速度从D形盒中心附近垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，带电粒子每次进入D形盒都运动相同的时间(半个周期)后沿平行电场方向进入夹缝的电场．带电粒子被加速后在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径增大，但周期却不变．(如图164)图164(2)电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速．(3)交变电压的作用：为保证带电粒子每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，需在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压．显像管是电视机中的一个重要元件，如图165为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心墨点表示电子枪射出的电子，它的方向由纸内指向纸外，当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应( )【导学号：】图165A．向左偏转 B．向上偏转 C．不偏转 D．向下偏转思路点拨：①由安培定则判断O点处磁场方向．②由左手定则判断电子受洛伦兹力的方向．B[由安培定则判断电子所在处的磁场方向水平向左，再由左手定则判断运动的电子受洛伦兹力方向向上．选项B正确．]1洛伦兹力方向垂直磁场方向，也垂直于速度方向.2显像管工作原理是磁场使电子束发生偏转.[针对训练]2．回旋加速器中( )A．电场和磁场同时用来加速带电粒子B．只有电场用来加速带电粒子C．电场和磁场用来防止外界粒子进入回旋加速器D．一带电粒子不断被加速的过程中，交变电源的电压也要不断增大B[回旋加速器中电场是用来加速带电粒子的，且交变电源的电压不需要改变；而磁场是用来让粒子做匀速圆周运动的，以便粒子周期性地进入电场被加速．][当堂达标·固双基]1．关于电荷在磁场中的受力，下列说法中正确的是( )①静止电荷一定不受洛伦兹力作用，运动电荷也不一定受洛伦兹力作用②洛伦兹力的方向不可能与磁场方向平行③洛伦兹力的方向与带电粒子运动的速度方向有可能平行④粒子运动的方向与磁场不垂直时，一定不受洛伦兹力作用A．①②B．②③C．③④D．①④A[静止电荷不受洛伦兹力，而运动电荷只有当其运动方向与磁场方向不平行时才受洛伦兹力，并且洛伦兹力方向一定与速度方向垂直，故A正确．]2．对阴极射线管的认识，下列说法错误的是( )A．阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置B．阴极射线管内部抽成真空C．借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹D．阴极射线管工作时，它的阴极和阳极之间存在强电场C[运动的电子是用肉眼看不到的，在阴极射线管中我们是借助大量电子轰击荧光物质发光来观察电子束运动径迹的，但不是一个电子的轨迹．]3．如图所示，表示磁场感应强度B，电流I，安培力F的相互关系图，哪个图不正确( )D[安培力的方向由左手定则判定：伸开左手，使大姆指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．]。
3.5《探究洛伦兹力》教案
探究洛伦兹力★教学目标（一）知识与技能1、通过实验，认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
2、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。
3、了解速度选择器。
（二）过程与方法通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。
对比安培力与洛伦兹力，从理论上到处洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。
（三）情感、态度与价值观由实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度。
由理论推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。
★教学重点1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
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。
★教学难点1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。
2、洛伦兹力方向的判断。
★教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）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，判定安培力的方向解答如下：若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。
求：导线所受的安培力大小？学生解答：F=BIL=4×10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N答：导线受的安培力大小为4×10-3 N。
（2）电流是如何形成的？学生：电荷的定向移动形成电流。
教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？学生：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
如图3.5-1教师：说明电子射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，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。
学生：观察实验现象。
实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将条形磁体靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。
教科版高中物理选择性必修第二册第1章3洛伦兹力学案
3．洛伦兹力学习任务1．知道洛伦兹力方向的判断方法以及大小的计算。
运用所学知识，能够解释带电粒子在匀强磁场中的运动。
(物理观念)2．探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的半径、周期与哪些物理量有关。
(科学探究)3．知道洛伦兹力公式的推导过程，通过理论分析掌握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的应用。
(科学思维)知识点一洛伦兹力的方向1．初识洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力。
(2)应用：①在传统的电视显像管中利用特殊线圈产生的磁场控制电子偏转，扫描出画面；②使射线发生偏转保护地球。
2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向(即电流方向)，则大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
若在磁场中运动的是带负电的粒子，应用左手定则时，四指应指向该粒子运动方向的反方向。
(2)洛伦兹力方向的特点：F洛⊥B、F洛⊥v，即F洛垂直于B和v所决定的平面。
1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)运动的电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
(×)(2)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性。
(√)(3)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同。
(√) (4)若电荷的速度方向与磁场方向平行，电荷不受洛伦兹力。
(√)知识点二 洛伦兹力的大小1．当v 与B 成θ角时：F 洛＝q v B sin θ。
2．当v ⊥B 时：F 洛＝q v B 。
3．当v ∥B 时：F 洛＝0。
知识点三 带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹带电粒子(不计重力)以一定的速度v 进入磁感应强度为B 的匀强磁场时：(1)当v ∥B 时，带电粒子将做匀速直线运动。
探究洛伦兹力学案学案市级公开课
探究洛伦兹力1、知识与技能⑴通过实验，认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
⑵理解洛仑兹力对运动电荷不做功。
2、过程与方法对比安培力与洛仑兹力，从理论上导出洛仑兹力公式，认识科学探究方法的多样性。
3、情感、态度与价值观（1）由理论推导得出洛仑兹力大小的公式，培养严密推理的科学作风。
（2）简单引入速度选择器，回顾物理学史，让学生与先贤为伴，和科学为舞，体验物理之美。
【学习重点、难点】：1．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。
【新课教学】阴极射线管，充有一定惰性气体的玻璃管，我们在阴阳两极上加有一定电压，在阴极就会产生和释放阴极射线，1897年英国物理学家汤姆逊用实验的方式向我们揭示，阴极射线基本组成离子是我们今天所熟知的电子，它实际是高速运动的电子束径迹。
★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。
★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★V 与B 有一定夹角时，洛伦兹力大小怎么办？（高考不做求）★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qE qvB =，即BE v =，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。
高中物理洛伦兹力教案
高中物理洛伦兹力教案
一、教学目标：
1. 了解洛伦兹力的概念和作用；
2. 掌握计算洛伦兹力的公式；
3. 通过实验与计算，探究洛伦兹力的影响因素。
二、教学重点与难点：
重点：洛伦兹力的概念和计算；
难点：洛伦兹力的实验探究。
三、教学准备：
1. 实验装置：导线、磁铁、电池、电子束管等；
2. 计算器、实验记录表。
四、教学过程：
1. 概念引入：介绍洛伦兹力的定义和作用，并与学生讨论其重要性；
2. 公式推导：引导学生推导洛伦兹力的计算公式；
3. 实验探究：让学生通过实验，探究电流、磁场强度和磁感应强度对洛伦兹力大小的影响；
4. 结果分析：引导学生分析实验结果，总结洛伦兹力的影响因素；
5. 拓展应用：讨论洛伦兹力在实际生活中的应用，如电子束管和电动机等；
6. 练习与检测：布置相关练习题，检测学生对洛伦兹力的理解。
五、教学反馈：
1. 教师及时对学生的实验结果进行评价和反馈；
2. 学生完成练习题，及时纠正错误，并巩固所学知识。
六、课后作业：
1. 完成相关练习题；
2. 思考洛伦兹力在生活中的应用，并写出个人见解。
通过本课教学，学生能够深入了解洛伦兹力的概念和作用，掌握计算洛伦兹力的方法，并通过实验探究洛伦兹力的影响因素，从而提高他们的物理学习兴趣和实验能力。
洛伦兹力学案
磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力[实验]：1.没有加磁场时，2.加上磁场，3.改变磁场方向，结论：一、洛伦兹力1. 方向：左手定则注意：四指所指方向是练习1：试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向总结：确定洛伦兹力方向的步骤：①②③2. 大小静止的通电导线长度为L ，横截面积为S ，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 的匀强磁场中。
求每个自由电荷所受的洛伦兹力的大小?思路：这段导体中的自由电荷数：这段导体所受的安培力：电流I 的微观表达式：每个自由电荷所受的洛伦兹力：洛伦兹力的大小①当B ⊥V 时， ②当B ∥V 时，③当B 与V 夹角为θ时， 问：静止电荷会受到洛伦兹力吗？v练习2：若电子运动速率V=3×106m/s，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，请计算在下图所示的磁场中运动电子受到的洛伦兹力的大小，并在图中标明洛伦兹力的方向。
二、带电粒子在磁场中的运动1.当B∥V时，2.当B⊥V时，问：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径R和周期T是怎样的？练习3：电子以速率V=3.0×107m/s射入B=0.1T的匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直，试求该电子所受到的洛伦兹力的大小和重力大小，并比较。
（电子质量为9×10- 31kg）练习4：带电量为+q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是（）A.只要速度大小相同，粒子所受的洛伦兹力大小就相同B.粒子由+q换成-q，粒子所受洛伦兹力大小和方向一定不变C.洛伦兹力的方向一定与速度方向垂直，磁场方向一定与速度方向垂直D.粒子只受洛伦兹力作用，其动能不变练习5：电子以1.6×106m/s的速度垂直射入B=2×10- 4 T的匀强磁场中，求电子做圆周运动的轨道半径和周期。
粤教版选修(1-1)《洛伦兹力初探》word学案
2012-2013学年第一学期高二物理学案（006）班级高二( )班学生姓名 ______ _ 完成时间：课题：洛仑兹力初探课型：新授课单元7课时：第7课时【学习目标】1、认识洛伦兹力2、知道影响洛伦兹力方向的因素，了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用目标1：认识洛伦兹力自主学习1、磁场对通电导线有力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的，磁场对运动电荷是否也有力的作用？若有，其与安培力有什么关系？2、荷兰物理学家首先提出了磁场对运动电荷有作用力的观点，为了纪念他，这种力被称为。
3、探究电子射线管的构造及工作原理（填写上各部位的名称）（1）在未加磁场的条件下，电子束是怎样的运动轨迹（2）将阴极射线管处于蹄形磁铁的磁场中，电子束是怎样的运动轨迹（3）改变磁场的方向，电子束的运动轨迹会不会随之改变我能做1、“借助阴极射线管，我们可以看到每个电子的运动轨迹”的说法正确吗？为什么？目标2：影响洛伦兹力方向的因素及磁偏转原理及其应用自主学习1、改变磁场的方向，电子束的运动轨迹会随之改变，说明洛伦兹力和有关。
2、电子带的是负电荷，若带正电荷的质子束在磁场中运动，它所受的洛伦兹力方向会一样吗？3、由此可知洛伦兹力和电荷的有关。
4、借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为。
5、电视是一类显示器的主要元件，利用磁偏转原理。
6、电视显像管彩色显示器内荧光物质由、、三种颜色组成。
电子束在信号电压产生的的作用下偏转打在荧光屏不同的位置我能做：1．对阴极射线管的认识，下列说法错误的是（）A．阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置B．借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹C．阴极射线管内部抽成真空D．阴极射线管工作时，它的阴极和阳极之间存在强电场2.运动的电子束在垂直于运动方向的磁场中受到的作用，显像管通过控制电子束打在荧光屏上的位置来构图。
为了让显示器有清晰的图像，显像管的设计、生产及使用都应注意防止对成像的干扰。
高二物理洛伦兹力初探教学设计
教学设计
师：此时，电子束有没有磁场力的作用？
生：有。
师：方向如何？
生：向下。
师：磁场方向如何？
生：向里。
（4）让阴极射线管所处的位置不变，电子束运动电子仍向右运动。
改变磁场的方向，观察阴极射线管工作时电子束运动径迹的变化情况。
生：阴极射线管中的电子束运动径迹向上偏转。
师：此时，电子束有没有磁场力的作用？
生：有。
师：方向如何？
生：向上。
师：磁场方向如何？
生：向里。
师：最后，我们得到的结论是什么？
生：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直。
讨论与交流
电子带的是负电荷，你能由此推断带正电荷的质子束在磁场中所受洛伦兹力的方向吗？
答：能，可以有用左手定则。
将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示正电荷运动方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。
如下例题：
如图所示,运动电荷在磁场中没有受到洛伦兹力的是 ( )
二、磁偏转与显像管
（1）向学生展示各种显示器和显像管：1897年诞生的第一只显像管，无外加磁场时电子束无偏转，外加磁场使电子束发生偏转。
让学生了解他们的外观结构。
（2）动画演示：显像管在加了磁场后电子束的偏转情况。
根据电子束的偏转方向，用左手定则验证前面的结论。
（3）介绍显像管的内部结构和工作原理。
一般显示器中显像管的大致结构图如图1-6-8所示，主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成。
电子枪产生高能电。
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洛仑兹力初探学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第六节洛仑兹力初探
1．教学目标
（1）经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
（2）经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，由此体会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
会计算洛伦兹力的大小。
（3）知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理。
２．教材分析与教学建议
洛伦兹力的方向和大小是本节教材的重点，实验结合理论探究洛伦兹力方向，再由安培力的表达式推导出洛伦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。
教材在思考与讨论中提出的逻辑线索实质上是为推导过程铺设的台阶，教师也可以根据学生的实际情况灵活铺设台阶，要让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。
“洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系洛伦兹力对带电粒子的速度有什么影响洛伦兹力对带电粒子做的功是多少”教材提出这样三个问题供学生思考与讨论，是新课标教材重视“过程与方法”教学目标的体现。
课堂教学中可以组织学生开展小组讨论，然后通过交流发言得出正确结论。
（1）洛伦兹力的方向
演示实验不仅能够让学生确信洛伦兹力的存在，而且可以通过实验发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系，探究出它们之间的关系能成为“安培力是洛伦兹力的宏观表现”的一个佐证。
同时，这个演示实验让肉眼看不到的电子显现出径迹，让学生可以亲眼观察磁场使电子径迹发生弯曲的现象，可以大大激发起学生的好奇心和求知欲，甚至有的学生由此能树立从事科学研究的人生志向。
因此做好这个演示实验十分重要。
应充分发挥演示实
验的作用，结合对安培力方向的复习，使研究洛伦兹力方向的过程成为一个科学猜象、逻辑思维、实验证实、归纳讨论的过程。
教学片段：
①根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，根据电流
形成的知识分析提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。
②介绍阴极射线管，演示阴极射线在磁场中的偏转。
此时学生的注意
力很可能停留在电子束的偏转上，不会注意磁场的方向。
③要求学生上台实验，使阴极射线向上（或下）偏转，让学生思考磁
场应怎样放置。
或者不作具体要求直接让有兴趣的学生上台来重复刚才的实验，可能会看到不同的现象，比如因磁场上下方向使电子束前后方向偏转而打不到荧光板上等等，引导学生分析原因，引出洛伦兹力方向的判断。
④根据前面对安培力实质的猜想和安培力方向的判定法则，猜想洛伦
兹力方向应垂直于电荷运动方向和磁场方向，并用左手定则判断。
具体到实验中，要看到上下方向偏转的电子束，磁场应前后方向放置，并猜想电子束的偏转方向。
⑤实验验证，引导学生注意到左手定则判断洛伦兹力方向是要注意电
子束的运动方向与电流方向是相反的。
⑥归纳洛伦兹力的方向。
说明“安培力实际是洛伦兹力的宏观表
现”。
与安培力的方向一样，培养学生的空间想象能力仍然是学好本节的关键。
应帮助学生建立三维空间模型（必要时可借助一些实物工具如墙角、笔、尺等），充分发挥立体图和各种剖面图的作用。
同时由于我们的习题和例题大多数是洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向是两两垂直的，应该防止学生在解决实际问题时误以为洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向一定是两两垂直的。
可结合教材图强调——洛伦兹力的方向一定与电荷的
运动方向和磁感应强度的方向都垂直，但电荷的运动方向与磁感应强度方向可以成任意角度。
当电荷的运动方向与磁感应强度方向垂直时，洛伦兹力最大，当电荷的运动方向与磁感应强度方向平行时，洛伦兹力最小等于零。
（2）洛伦兹力的大小
教材“思考与讨论”揭示了推导洛伦兹力大小计算公式的思路。
先明确推导的出发点：“安培力实际是洛伦兹力的宏观表现――即一段导线所受安培力等于该段导线内所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力”；其次建立推导的物理模型：长为L 的静止的通电导线，它受到的安培力除以导线内定向移动的带电粒子数目N (N=nLs )；再考虑推导的目标：洛伦兹力大小可能与哪些因素有关，表达式中那些物理量不应该出现，从而找到电流为I 与带电粒子运动速度v 的数量关系（I=nqvs ）。
抓住了上述线索，思考与讨论就有了方向，教师应该根据学生的讨论进度适时进行点拨，让学生体会推导的思维线索和逻辑过程，不仅知道“要这样做”，更知道“为什么这样做”，避免教师或优秀学生的“推导表演”。
洛伦兹力的计算公式F=qvB 是在导线与磁场垂直的情况下导出的，这一公式仅适用于B v ⊥的情况，如果电荷的运动方向与磁场方向不垂直，应该怎么处理这个问题应该由学生自己解决，也不必再增加一个公式F=qvB sin θ。
教材旁批由运动电荷所受的洛伦兹力出发来定义磁感应强度（实际上有些物理教材就是这样定义磁感应强度的，如新概念高中物理读本），不仅拓展了学生的视野，更重要的是揭示了磁现象的电本质：把qv F B =与q
F E =相比较，它们都是用比值的方法定义的物理量，但磁场只与运动的电荷有关；静止的电荷只能产生电场，而运动的电荷不仅产生电场而且产生磁场。
可结合旁批让学生对电场和磁场、电场力和洛伦兹力作对比。
洛伦兹力对运动电荷不做功是一个非常重要的结论，这一结论也应该由学生通过讨论自己得出。
（3）电视显像管的工作原理
新教材增加这部分内容体现了物理知识与科学技术的联系，这一类内容都不必深究技术细节，重点是此技术中应用了哪些物理原理。
电视显像管中，电子枪应用了热电子发射和加速电子的原理，偏转线圈应用了磁场对运动电荷的洛伦兹力原理。
判断电子束的偏转方向实际上是左手定则的具体应用，判断时应该要求学生把左手放到图上，由于运动的是电子，学生判断失误的概率不小，正好利用这一情景强调左手的四指方向应该与正电荷的运动方向一致，四指方向应与负电荷的运动方向相反。
电子技术中的扫描应用的物理原理是运动的合成，只要说明电子的水平分运动是竖直方向的磁场控制的，电子的竖直分运动是水平方向的磁场控制的，其余细节不必深究。
３．问题与练习
（1）内容分析
本节的5道练习都围绕洛伦兹力的大小和方向向展开，第1题是应用左手定则最的基本的练习，第2题是计算洛伦兹力大小的最基本练习。
第3、第4题分别以速度选择器和磁流体发电为背景，检测学生应用左手定则和洛伦兹力计算公式的能力。
第5题讨论简单的扫描问题。
其中第3、第4题是重点习题，应该特别关注。
（2）解答与说明
1．答：A图中运动电
荷所受洛伦兹力的方向在
纸面内向上；B图中运动
电荷所受洛伦兹力的方向在纸面内向下；C图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者；D图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者。
2．答：由F=qvB可知,F=×10-19××106×=×10-14N。
3．答：能够通过速度选择器的带电粒子必须作直线运动，而直线运动的带电粒子是沿电场中的等势面运动，静电力对带电粒子不做功，洛伦兹力对带电
粒子不做功，所以粒子一定作匀速运动。
洛伦兹力与静电力等大反向，qE=qvB ，故B
E v 。
还应该带领学生讨论下列问题：（1）如果粒子所带电荷变为负电荷，仍从左向右入射，此装置是否还能作为速度选择器用（2）如果带电粒子从右向左入射，此装置是否能作为速度选择器用（3）如果把此装置中的电场和磁场方向同时反向，此装置是否可以作为速度选择器用如果可以则粒子应该从哪个方向入射
4．答：等离子体进入磁场，正离子受到的洛伦兹力的方向向下，所以正离子向B 板运动，负离子向A 板运动。
（1）B 板是发电机的正极。
（2）在洛伦兹力的作用下，正负电荷会分别在B 、A 两板上积聚，与此同时A 、B 两板间会因电荷的积聚而产生由B 指向A 的电场，这一电场对带电粒子的静电力与带电粒子所受的洛伦兹力的方向相反。
如果外电路断开，当qE=qvB 成立时，A 、B 两板间的电压最大值就等于此发电机的电动势，即U=Ed=dvB ，所以此发电机的电动势为dvB 。
5．答：荧光屏上只有一条水平的亮线，说明电子束在竖直方向的分运动停止了。
故障可能是在显像管的偏转区产生水平方向的磁场的线圈上没有电流通过。
应该注意的是，水平方向的磁场使电子束产生竖直方向的分运动，而竖直方向的磁场使电子束产生水平方向的分运动。