磁场对运动电荷的作用(教案)
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。
运动电荷的磁场奥秘——磁场对运动电荷的作用教案
运动电荷的磁场奥秘——磁场对运动电荷的作用教案一、引言磁场是物质运动产生的一种特殊的物质场。
通常我们把磁场看作由磁荷产生的，也可以由电荷运动产生。
在学习电磁学的过程中，我们会发现磁场对运动电荷有一种神奇的作用，这就是磁场对运动电荷的作用。
本文将重点探讨磁场对运动电荷的作用的本质及其应用。
二、磁场基础知识在电磁学中，磁场是一种效应方式，即被描述为被磁场影响的物体的运动状态，而磁场本质上并不是物质。
磁场有两个性质：磁感线和磁通量。
磁感线是描述磁场的一种方式，磁场的沿线方向就是磁感线。
磁通量是磁场的另一个量，它是磁场垂直于面积的积分，被定义为磁场通过单位面积的数量。
四极矩是一个矢量，它描述了不同物体形状带有的磁性。
在真空中，只有电流可以产生磁场，磁感应强度的单位是磁特斯拉（T）。
三、磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的最明显体现是，当电荷运动时，会受到垂直于磁场的洛伦兹力的作用。
这种力是由于电荷的速度与磁场方向的关系产生的。
我们需要知道什么是洛伦兹力。
洛伦兹力是一种电动力，由磁场在运动电荷上的作用产生。
如果存在一个速度为v，电荷为q，受磁感应强度为B的磁场，运动电荷的洛伦兹力就是F=qvBs inθ。
其中的θ是电荷的运动方向与磁场的方向之间的夹角。
电荷速度方向和磁场方向平行时，洛伦兹力为零；当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大。
洛伦兹力产生的根本原因是电荷带有电荷以及电荷运动，根据麦克斯韦方程，任何电荷运动都必须伴随有磁场的产生和变化。
我们可以认为磁场是由运动电荷产生的，洛伦兹力就是由运动电荷受到的磁场力。
洛伦兹力的作用不仅可以描述运动电荷在磁场中的作用，也可以用来描述带电粒子在电场中的作用。
洛伦兹力是一种基本的动力，它在物理学的许多领域中都有着重要的应用。
四、运用磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用在实际生活中有很多应用。
下面我们将分别介绍一些应用：1.磁悬浮列车磁悬浮列车是一种受到磁力支撑的高速列车，它可以在轨道上进行快速行驶。
物理教案-磁场对运动电荷的作用
物理教案－磁场对运动电荷的作用一、教学目标•了解磁场对运动电荷的作用•掌握磁场对电荷的力的方向和大小计算方法•学会应用右手定则和左手定则解决实际问题二、教学重点•磁场对运动电荷的力的方向和大小计算•右手定则和左手定则的应用三、教学内容3.1 磁场的特点磁场是由磁体或电流产生的，它具有磁力线、磁感应强度等特点。
在磁场中，运动电荷会受到力的作用。
3.2 磁场对运动电荷的作用在磁场中，运动电荷会受到力的作用，力的方向为垂直于磁感应强度和电流方向的方向。
力的大小和电荷的电量、电流的大小、磁感应强度等因素有关。
3.3 理解力的方向根据右手定则和左手定则，可以确定力的方向： - 右手定则：将右手的拇指、食指和中指分别放置在电流方向、磁感应强度方向和力的方向上。
当拇指方向与食指方向垂直时，中指的方向就是力的方向。
- 左手定则：将左手的拇指、食指和中指分别放置在电流方向、磁感应强度方向和力的方向上。
当拇指方向与食指方向垂直时，中指的方向就是力的方向。
3.4 计算力的大小根据洛伦兹力公式，可以计算力的大小：F = q * v * B * sinθ 其中，F为力的大小，q为电荷的电量，v为电荷的速度，B为磁感应强度，θ为速度与磁感应强度的夹角。
四、教学步骤4.1 导入通过提问与学生互动，引发学生对磁场对运动电荷的作用的思考。
4.2 知识讲解讲解磁场对运动电荷的作用的基本概念、力的方向和大小计算方法。
4.3 示例演示通过示例演示，让学生进一步理解磁场对运动电荷的作用。
4.4 练习与讨论通过练习题与学生进行互动，加深对磁场对运动电荷的作用的理解。
4.5 总结总结磁场对运动电荷的作用的要点，并引导学生运用右手定则和左手定则解决实际问题。
4.6 拓展与应用引导学生将所学的知识应用到生活实际中，如磁感应强度的应用、电磁感应的原理等。
五、教学评价通过课堂练习和讨论，检查学生对磁场对运动电荷的作用的理解程度。
可以采用小组合作评价、个人练习评价等方式。
磁场对运动电荷的作用 经典教案
磁场对运动电荷的作用知识点一洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力：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反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向．(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面．3．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝q v B.(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.知识点二带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．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做匀速圆周运动．如下图，带电粒子在磁场中，①中粒子做匀速圆周运动，②中粒子做匀速直线运动，③中粒子做匀速圆周运动．3．半径和周期公式：(v⊥B)【基础自测】1．下列关于洛伦兹力的说法中正确的是(B)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、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．带电粒子在只受到洛伦兹力作用下运动时，动能、速度均不变解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时F＝q v B，当粒子速度与磁场平行时F＝0，又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，选项A错误；将＋q改为－q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由F＝q v B知其大小也不变，选项B正确；电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，选项C错误；因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，选项D错误．2．(多选)物理课堂教学中的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成．励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，两线圈之间能产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹．若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形．若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是(AC)A．增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变大B．增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变C．增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小D．增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变解析：若只增大电子枪的加速电压，由R＝m vqB、qU＝12m v2可知，电子束的轨道半径变大，选项A正确，B错误．若只增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，由R＝m vqB、qU＝12m v2可知，电子束的轨道半径变小，选项C正确，D错误．3．一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可以近似看成圆弧．由于带电粒子使周围的空气电离，粒子的能量逐渐减小而带电荷量不变．不计粒子重力，从图中情况可以确定( D )A ．粒子是带正电的，它所受的洛伦兹力大小不变B ．粒子是带正电的，它由a 点运动到b 点C ．粒子是带负电的，它所受的洛伦兹力大小逐渐增大D ．粒子是带负电的，它由a 点运动到b 点解析：因为粒子的能量逐渐减小而带电荷量不变，根据半径公式r ＝m vBq可得粒子的运动半径逐渐减小，即粒子是从a 运动到b 的，根据F ＝Bq v 可得粒子受到的洛伦兹力减小，根据左手定则，粒子带负电，故选项D 正确．4．已知α粒子(即氦原子核)质量约为质子的4倍，带正电荷，电荷量为元电荷的2倍．质子和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动．下列说法正确的是( A )A ．若它们的动量大小相同，则质子和α粒子的运动半径之比约为21B ．若它们的速度大小相同，则质子和α粒子的运动半径之比约为14C ．若它们的动能大小相同，则质子和α粒子的运动半径之比约为12D ．若它们由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入磁场，则质子和α粒子的运动半径之比约为12解析：设质子的质量为m ，电荷量为q ，则α粒子的质量为4m ，电荷量为2q ，它们在同一匀强磁场中做匀速圆周运动过程中，洛伦兹力充当向心力，故Bq v ＝m v 2r ，解得r ＝m v qB ，若它们的动量大小相同，即m v 相同，则r ∝1q，所以运动半径之比为21，A 正确；若它们的速度相同，则r H r α＝m v qB 4m v 2qB＝12，B 错误；若它们的动能大小相同，根据p ＝2mE k 可得r H r α＝2p H p α＝22m H E k2m αE k＝22m H E k4×2m H E k＝1，C 错误；若它们由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入磁场，根据动能定理可得进入磁场的速度为v＝2qU m ，即v α＝22v H ，故半径之比为r H r α＝m v qB 4m v 2qB ·22＝22，D 错误． 5.如图所示，一质量为m 、带电荷量为q 的粒子以速度v 垂直射入一有界匀强磁场区域内，速度方向跟磁场左边界垂直，从右边界离开磁场时速度方向偏转角θ＝30°，磁场区域的宽度为d ，则下列说法正确的是( D )A ．该粒子带正电B ．磁感应强度B ＝3m v2dqC ．粒子在磁场中做圆周运动的半径R ＝233d D ．粒子在磁场中运动的时间t ＝πd 3v解析：由左手定则可知，该粒子带负电，A 错误；分别作出入射方向和出射方向的垂线，交点为圆周运动的圆心O ，由几何关系可得，圆心角θ＝30°，半径R ＝dsin30°＝2d ，C 错误；由洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2R ，得R ＝m v qB ，将R ＝2d代入可得B ＝m v 2qd ，B 错误；粒子做圆周运动的周期T ＝2πR v ＝2πm qB ，将B ＝m v 2qd 代入可得T ＝4πd v ，则运动时间t ＝30°360°T ＝112×4πdv＝πd3v，D 正确．知识点一 对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的大小取决于q 、v 、B 及v 与B 的夹角θ.(2)洛伦兹力的方向取决于磁场方向和与电荷运动等效的电流方向．判断洛伦兹力的方向，一定分清正、负电荷． (3)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面． (4)洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功． 2．洛伦兹力和安培力的比较(1)联系：洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而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．两者是性质相同的力．(2)区别：安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷永不做功． 3．洛伦兹力与电场力的比较1．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(C)A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析：由于通电螺线管内存在匀强磁场，电子运动方向与磁感线平行，电子不受磁场力作用，所以不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动．2．(2019·宜昌模拟)亥姆霍兹线圈由两组单环线圈组成，通入电流后两组线圈之间形成匀强磁场，如图甲所示．玻璃泡抽成真空后充入适量氩气，用电流加热一段时间后，阴极会向外喷射电子，并在阳极的吸引下形成稳定的电子束．亥姆霍兹线圈没有通电时，玻璃泡中出现如图乙粗黑线所示的光束(实际上光束是蓝绿色的)．若接通亥姆霍兹线圈电源，就会产生垂直于纸面方向的磁场，则电子束的轨迹描述正确的是(图中只画出了部分轨迹)(D)解析：根据左手定则，A、D项图中，电子刚进入磁场时受向上的洛伦兹力，向上偏转并做圆周运动，选项A错误，D 正确；B、C项图中，电子刚进入磁场时受向下的洛伦兹力，向下偏转并做圆周运动，选项B、C错误．知识点二带电粒子在匀强磁场中的运动1．圆心的确定(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点．(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时，可以通过入射点做入射方向的垂线，连接入射点和出射点，做其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．如图乙所示，P为入射点，M为出射点．2．带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)．(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)．(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)．3．解题常用知识(1)几何知识：根据已知长度、角度，计算粒子的运动半径，或者根据粒子的运动半径计算未知长度、角度时，常用到几何知识．例如，三角函数、勾股定理、偏向角与圆心角的关系……(2)半径公式、周期公式：应用公式R＝m vqB、T＝2πmqB，可根据q、B、m、v计算粒子的半径、周期，也可根据粒子的半径或周期计算磁感应强度，粒子的电荷量、质量．(3)运动时间计算式t＝θ2π·T：计算粒子的运动时间或已知粒子的运动时间计算圆心角或周期时，常用到t＝θ2π·T.典例一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示．图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动．在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角．当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒．不计重力．若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为()A.ω3B B.ω2BC.ωB D.2ωB【审题关键点】第一步：抓关键点第二步：找突破口(1)求粒子运动的圆心角→画轨迹，由几何关系求解．(2)求粒子运动周期→根据粒子运动时间与筒相等求解．(3)求比荷→可根据粒子的周期公式求解．【解析】如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆弧所对应的圆心角由几何知识知为30°，圆筒转动时间与粒子在磁场中运动时间相等，则π2ω＝2πmqB·30°360°，即qm＝ω3B，选项A正确．【答案】A【突破攻略】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题三步法3．[带电粒子在单直线边界磁场中的圆周运动](多选)如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力，下列说法正确的有(AD)A．a、b均带正电B．a在磁场中飞行的时间比b的短C．a在磁场中飞行的路程比b的短D．a在P上的落点与O点的距离比b的近解析：由左手定则可判断粒子a、b均带正电，选项A正确；由于是同种粒子，且粒子的速度大小相等，所以它们在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径R＝m vqB相同，周期T＝2πmqB也相同，画出粒子的运动轨迹图可知，b在磁场中运动轨迹是半个圆周，a在磁场中运动轨迹大于半个圆周，选项A、D正确．4．[带电粒子在双直线边界磁场中的圆周运动](多选)如图所示，在y轴右侧存在与xOy平面垂直且范围足够大的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量完全相同的带负电粒子，所有粒子的初速度大小均为v0，方向与x轴正方向的夹角分布在－60°～60°范围内，在x＝l处垂直x轴放置一荧光屏S.已知沿x轴正方向发射的粒子经过了荧光屏S上y＝－l的点，则(AC)A ．粒子的比荷为q m ＝v 0lBB ．粒子的运动半径一定等于2lC ．粒子在磁场中运动时间一定不超过πlv 0D ．粒子打在荧光屏S 上亮线的长度大于2l解析：沿x 轴正方向发射的粒子经过了荧光屏S 上y ＝－l 的点，由几何知识可知，粒子轨道半径r ＝l ，B 错误；由牛顿第二定律得q v 0B ＝m v 20r ，解得q m ＝v 0lB ，A 正确；而且此情况粒子在磁场中转过的圆心角最大，为θ＝π，对应运动时间最长，t＝θ2πT ＝πlv 0，故C 正确；与x 轴正方向的夹角为60°射入磁场的粒子打在荧光屏S 上的纵坐标一定小于l ，故D 错误． 5．[带电粒子在圆形磁场中的圆周运动]如图所示，半径为R 的圆形区域内存在着磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度v 正对圆心入射，通过磁场区域后速度方向偏转了60°.(1)求粒子的比荷qm及粒子在磁场中的运动时间t ；(2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大，在保持原入射速度的基础上，需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d 为多少？解析：(1)粒子的轨迹半径：r ＝Rtan30°① 粒子做圆周运动：q v B ＝m v 2r ②由①②两式得粒子的比荷qm ＝3v 3BR ③运动周期T ＝2πr v④在磁场中的运动时间t＝16T⑤由①④⑤式得t＝3πR 3v⑥(2)当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大．由图可知sinθ＝R r⑦平移距离d＝R sinθ⑧由①⑦⑧式得d＝3 3R答案：(1)3v3BR 3πR3v(2)33R知识点三带电粒子在磁场中运动的多解问题典例如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向．有一群正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响．求：(1)磁感应强度B 0的大小；(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v 0的可能值． 【解析】 (1)正离子射入磁场，由洛伦兹力提供向心力，即q v 0B 0＝m v 20r做匀速圆周运动的周期T 0＝2πr v 0 联立两式得磁感应强度B 0＝2πmqT 0(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，离子的运动轨迹如图所示，两板之间正离子只运动一个周期即T 0时，有r ＝d 4当在两板之间正离子共运动n 个周期，即nT 0时，有 r ＝d4n(n ＝1,2,3，…) 联立求解，得正离子的速度的可能值为 v 0＝B 0qr m ＝πd2nT 0(n ＝1,2,3，…) 【答案】 (1)2πm qT 0 (2)πd 2nT 0(n ＝1,2,3，…)【突破攻略】 解决多解问题的一般思路 (1)明确带电粒子的电性和磁场方向； (2)正确找出带电粒子运动的临界状态；(3)结合带电粒子的运动轨迹利用圆周运动的周期性进行分析计算．6．[磁场方向不确定形成多解](多选)一质量为m ，电荷量为q 的负电荷在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑轨道做匀速圆周运动，若磁场方向垂直于它的运动平面，且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍，则负电荷做圆周运动的角速度可能是( AC )A.4qBmB.3qBm C.2qBmD.qB m解析：依题中条件“磁场方向垂直于它的运动平面”，磁场方向有两种可能，且这两种可能方向相反．在方向相反的两个匀强磁场中，由左手定则可知负电荷所受的洛伦兹力的方向也是相反的．当负电荷所受的洛伦兹力与电场力方向相同时，根据牛顿第二定律可知4Bq v ＝m v 2R ，得v ＝4BqRm ，此种情况下，负电荷运动的角速度为ω＝v R ＝4Bq m ；当负电荷所受的洛伦兹力与电场力方向相反时，有2Bq v ＝m v 2R ，v ＝2BqRm ，此种情况下，负电荷运动的角速度为ω＝v R ＝2Bq m，应选AC.7．[临界状态不唯一形成多解](多选)长为l 的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示．磁感应强度为B ，板间距离也为l ，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)，从左边极板间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，可采用的办法是( AB )A ．使粒子的速度v <Bql4mB ．使粒子的速度v >5Bql4mC ．使粒子的速度v >BqlmD ．使粒子的速度Bql 4m <v <5Bql4m解析：若带电粒子刚好打在极板右边缘，有r 21＝(r 1－l 2)2＋l 2，又因为r 1＝m v 1Bq ，解得v 1＝5Bql4m ；若粒子刚好打在极板左边缘时，有r 2＝l 4＝m v 2Bq ，解得v 2＝Bql 4m，故A 、B 正确．8．[电性不确定形成多解]如图所示，宽度为d 的有界匀强磁场，磁感应强度为B ，MM ′和NN ′是它的两条边界．现有质量为m 、电荷量为q 的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入．要使粒子不能从边界NN ′射出，求粒子入射速率v 的最大值可能是多少．解析：题目中只给出粒子“电荷量为q ”，未说明是带哪种电荷．若q 为正电荷，轨迹是如图所示的上方与NN ′相切的14圆弧，轨道半径：R ＝m v Bq又d ＝R －R2解得v ＝(2＋2)Bqdm.若q 为负电荷，轨迹是如图所示的下方与NN ′相切的34圆弧，则有：R ′＝m v ′Bq d ＝R ′＋R ′2，解得v ′＝(2－2)Bqd m .答案：(2＋2)Bqd m 或(2－2)Bqdm知识点四 带电粒子在有界磁场中的临界极值问题分析临界极值问题常用的四个结论(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．(2)当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．(3)当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等．(4)在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时，则入射点和出射点为磁场直径的两个端点时，轨迹对应的偏转角最大(所有的弦长中直径最长)．(一)半无界磁场典例(多选)如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L＝9.1 cm，中点O与S间的距离d＝4.55 cm，MN与SO直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0×10－4 T，电子质量m＝9.1×10－31 kg，电量e＝－1.6×10－19 C，不计电子重力，电子源发射速度v＝1.6×106 m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则()A．θ＝90°时，l＝9.1 cm B．θ＝60°时，l＝9.1 cmC．θ＝45°时，l＝4.55 cm D．θ＝30°时，l＝4.55 cm【解析】电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：e v B＝m v2R，R＝m vBe＝4.55×10－2 m＝4.55 cm＝L2，θ＝90°时，击中板的范围如图甲，l＝2R＝9.1 cm，选项A正确；θ＝60°时，击中板的范围如图乙所示，l<2R＝9.1 cm，选项B错误；θ＝30°，如图丙所示，l＝R＝4.55 cm，当θ＝45°时，击中板的范围如图丁所示，l>R(R＝4.55 cm)，故选项D正确，选项C错误．【答案】AD(二)四分之一平面磁场典例如图所示，一个质量为m、电荷量为q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．求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标．【解析】轨迹示意图如图所示，由射入、射出点的半径可找到圆心O′，并得出半径为r＝2a3＝m vBq，得B＝3m v2aq；射出点坐标为(0，3a)．【答案】 B ＝3m v2aq射出点坐标为(0，3a ) (三)正方形磁场典例 (多选)如图所示，在正方形abcd 内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场．a 处有比荷相等的甲、乙两种粒子，甲粒子以速度v 1沿ab 方向垂直射入磁场，经时间t 1从d 点射出磁场，乙粒子沿与ab 成30°角的方向以速度v 2垂直射入磁场，经时间t 2垂直cd 射出磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，则下列说法中正确的是( )A ．v 1v 2＝1 2B ．v 1v 2＝34C ．t 1t 2＝21D ．t 1t 2＝31【解析】 甲、乙两粒子的运动轨迹如图所示，粒子在磁场中的运行周期为T ＝2πmBq ，因为甲、乙两种粒子的比荷相等，故T 甲＝T 乙．设正方形的边长为L ，则由图知甲粒子运行半径为r 1＝L 2，运行时间为t 1＝T 甲2，乙粒子运行半径为r 2＝Lcos30°，运行时间为t 2＝T 乙6，而r ＝m vBq，所以v 1v 2＝r 1r 2＝34，选项A 错误、B 正确；t 1t 2＝31，选项C 错误、D 正确．【答案】 BD(四)矩形磁场典例 如图所示，矩形虚线框MNPQ 内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a 、b 、c 是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ 边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹．粒子重力不计．下列说法正确的是( )A ．粒子a 带负电B ．粒子c 的动能最大C ．粒子b 在磁场中运动的时间最长D ．粒子b 在磁场中运动时的向心力最大【解析】 由左手定则可知，a 粒子带正电，故A 错误；由q v B ＝m v 2r ，可得r ＝m vqB ，由题图可知粒子c 的轨迹半径最小，粒子b 的轨迹半径最大，又m 、q 、B 相同，所以粒子c 的速度最小，粒子b 的速度最大，由E k ＝12m v 2，知粒子c 的动能最小，根据洛伦兹力提供向心力有f 向＝q v B ，则可知粒子b 的向心力最大，故D 正确、B 错误；由T ＝2πmqB，可知粒子a 、b 、c 的周期相同，但是粒子b 的轨迹所对的圆心角最小，则粒子b 在磁场中运动的时间最短，故C 错误．【答案】 D (五)三角形磁场典例 如图所示，△ABC 为与匀强磁场垂直的边长为a 的等边三角形，比荷为em 的电子以速度v 0从A 点沿AB 边入射，欲使电子经过BC 边，磁感应强度B 的取值为( )A ．B >2m v 0ae B ．B <2m v 0aeC ．B >3m v 0aeD ．B <3m v 0ae【解析】 由题意，如图所示，电子正好经过C 点，此时圆周运动的半径R ＝a 2cos30°＝a3，要想电子从BC 边经过，电子做圆周运动的半径要大于a 3，由带电粒子在磁场中运动的公式r ＝m v qB ，可得a 3<m v 0eB，即B <3m v 0ae ，D 正确．【答案】 D (六)圆形磁场典例 (多选)在半径为R 的圆形区域内，存在垂直圆面的匀强磁场．圆边界上的P 处有一粒子源，沿垂直于磁场的各个方向，向磁场区发射速率均为v 0的同种粒子，如图所示．现测得：当磁感应强度为B 1时，粒子均从由P 点开始弧长为12πR的圆周范围内射出磁场；当磁感应强度为B 2时，粒子则从由P 点开始弧长为23πR 的圆周范围内射出磁场．不计粒子的重力，则( )A ．前后两次粒子运动的轨迹半径之比为r 1r 2＝23B ．前后两次粒子运动的轨迹半径之比为r 1r 2＝23C ．前后两次磁感应强度的大小之比为B 1B 2＝23D ．前后两次磁感应强度的大小之比为B 1B 2＝32 【解析】 假设粒子带正电，如图1，磁感应强度为B 1时，弧长L 1＝12πR 对应的弦长为粒子圆周运动的直径，则r 1＝12·2R sin θ＝R sin π4.如图2，磁感应强度为B 2时，弧长L 2＝23πR 对应的弦长为粒子圆周运动的直径，则r 2＝12·2R sin α＝R sin π3，因此r 1r 2＝sinπ4sin π3＝23，故A 正确，B 错误．由洛伦兹力提供向心力，可得：q v 0B ＝m v 20r ，则B ＝m v 0qr，可以得出B 1B 2＝r 2r 1＝32，故C 错误，D 正确．【答案】AD(七)半圆形磁场典例如图所示，长方形abcd长ad＝0.6 m，宽ab＝0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B＝0.25 T．一群不计重力、质量m＝3×10－7kg、电荷量q＝＋2×10－3C 的带电粒子以速度v＝5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则()A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边【解析】由r＝m vqB得带电粒子在匀强磁场中运动的半径r＝0.3 m，从Od边射入的粒子，出射点分布在ab和be边；从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边；选项D正确．【答案】D(八)其他有界磁场典例如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场．一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为v b时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为t b，当速度大小为v c时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为t c，不计粒子重力．则()A ．v b v c ＝12，t b t c ＝21B ．v b v c ＝21，t b t c ＝12C ．v b v c ＝21，t b t c ＝21D ．v bv c ＝12，t bt c ＝12【解析】 如图所示，设正六边形的边长为l ，当带电粒子的速度大小为v b 时，其圆心在a 点，轨道半径r 1＝l ，转过的圆心角θ1＝23π，当带电粒子的速度大小为v c 时，其圆心在O 点(即fa 、cb 延长线的交点)，故轨道半径r 2＝2l ，转过的圆心角θ2＝π3，根据q v B ＝m v 2r ，得v ＝qBr m ，故v b v c ＝r 1r 2＝12.由于T ＝2πr v 得T ＝2πm qB ，所以两粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，又t ＝θ2πT ，所以t bt c ＝θ1θ2＝21.故选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】 A【突破攻略】 解决临界极值问题方法技巧(1)数学方法和物理方法的结合：如利用“矢量图”“边界条件”等求临界值，利用“三角函数”“不等式的性质”“二次方程的判别式”等求极值．(2)一个“解题流程”，突破临界问题(3)从关键词找突破口：许多临界问题，题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语对临界状态给以暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语挖掘其隐藏的规律，找出临界条件．动态圆问题带电粒子在磁场中做圆周运动轨迹的圆心位置变化的问题称为动态圆问题．常用的有两种模型．一、确定的入射点O和速度大小v，不确定速度方向在垂直于纸面的无限大的磁感应强度为B的匀强磁场中，在O点有一粒子源在纸面内，朝各个方向发射速度大小为v，质量为m，电荷量为＋q的带电粒子(重力不计)，这些带电粒子在匀强磁场中做同方向旋转匀速圆周运动．其特点是：1．各动态圆圆心O1、O2、O3、O4、O5(取五个圆)的轨迹分布在以粒子源O为圆心，R＝m vqB为半径的一个圆周上(如图虚线所示)．2．带电粒子在磁场中能经过的区域是以粒子源O为圆心，2R为半径的大圆(如图实线所示)．3．各动态圆相交于O点．二、确定入射点O和速度方向，不确定速度大小在垂直于纸面的无限大的磁感应强度为B的匀强磁场中，在O点有一粒子源在纸面内，沿同一方向发射速度为v，质量为m，电荷量为＋q的带电粒子(重力不计)，这些带电粒子在匀强磁场中做同方向旋转匀速圆周运动．其特点是：1．各动态圆的圆心(取七个圆)分布在与速度方向垂直的同一条直线上，如图所示．2．各动态圆的半径R各不相同．3．各动态圆相交于O点．9．如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为。
《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$。
物理教案-磁场对运动电荷的作用
物理教案－磁场对运动电荷的作用一、教学目标1.了解磁场对运动电荷的作用规律。
2.掌握洛伦兹力的计算及应用。
3.培养学生的实验操作能力和分析问题的能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹力的计算及应用。
2.教学难点：洛伦兹力方向判断，带电粒子在磁场中的运动轨迹分析。
三、教学过程1.导入新课（1）复习磁场的基本性质，引导学生回顾磁场的定义、磁感线、磁感应强度等概念。
（2）提出问题：磁场对运动电荷会产生什么作用？2.探索磁场对运动电荷的作用（1）引导学生进行实验：让一带电粒子沿磁场方向运动，观察其运动状态。
（2）分析实验结果：带电粒子在磁场中运动时，会受到一个垂直于其速度和磁感应强度方向的力，即洛伦兹力。
3.学习洛伦兹力的计算及应用（1）讲解洛伦兹力的计算公式：F=qvBsinθ，其中F为洛伦兹力，q为电荷量，v为速度，B为磁感应强度，θ为速度与磁场方向的夹角。
（2）举例说明洛伦兹力的应用，如：磁悬浮列车、粒子加速器等。
4.分析带电粒子在磁场中的运动轨迹（1）讲解带电粒子在磁场中的运动规律，如：圆周运动、螺旋运动等。
（2）引导学生分析具体问题，如：带电粒子在磁场中运动时，其轨迹为圆周运动，如何求解圆周运动的半径和周期？5.实践操作（1）布置实验任务：设计一个实验，验证磁场对运动电荷的作用。
（2）学生分组进行实验，观察实验现象，记录实验数据。
（2）反思实验过程中的不足，提出改进意见。
四、课后作业1.复习磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹力的计算及应用。
（1）一带电粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，求其运动轨迹的半径。
（2）一带电粒子在磁场中做圆周运动，已知其电荷量、质量和磁感应强度，求其运动周期。
五、教学反思本节课通过实验、讲解、分析等方法，使学生了解了磁场对运动电荷的作用规律，掌握了洛伦兹力的计算及应用。
在教学过程中，注意引导学生参与实验，培养其动手操作和分析问题的能力。
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。
磁场对运动电荷的作用教案
第三章第四节磁场对运动电荷的作用力教学目标：（一）、知识与技能：1．知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时，电荷受到的洛伦兹力最小；电流方向与磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大，大小等于qvB.2．会用公式F=qvB解答有关问题。
3．会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题。
（二）、过程与方法：1、通过对洛伦兹力大小和方向的推导和判断过程，培养学生一种：推理--假设--实验验证，的重要物理思维方法。
2、通过应用洛伦兹力分析和解决问题培养学生综合分析能力。
（三）、情感与价值观：提高学生热爱科学，严谨的科学态度。
教学重点：1、理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。
2、洛伦兹力的方向判断，以及公式F=qvB的相关应用。
教学难点：1、洛伦兹力公式F=qvB的推导及适用条件。
2、洛伦兹力在力学上综合应用。
教学方法分析推理、思考讨论、归纳总结相结合教学过程一、课题导入（5分钟左右）展示“极光”的图片，提出问题：极光为什么只在地球的南北两极出现，而不会在赤道上空出现？复习回顾：1、安培力的大小和方向，2、电流的形成原因。
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。
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。
让学生观察时思考：1、在没有磁场时，接通电源可观察到什么？2、光束实质上是什么？3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向师生总结：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）㈠：洛伦兹力物理学中把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力（物理学家洛伦兹最先提出这一观点）。
物理教案-磁场对运动电荷的作用
物理教案－磁场对运动电荷的作用
一、引言
磁场是物理学中一种十分重要的概念。
磁场的存在使得运动中的电荷体验到了一种新的力，称之为磁力。
本教案将主要讲解磁场对运动电荷的作用。
二、正文
1. 磁场的概念和特征
磁场是物质中某些粒子产生的一种力场，其特征为：磁场具有方向性，只有在磁场方向上的运动电荷才会受到磁场力的作用；磁场与电荷的运动方向垂直时才会产生力的作用；磁场力的大小与运动电荷的速度、电荷大小和磁场强度有关。
2. 磁场对运动电荷的作用
当电荷在磁场中运动时，由于电荷自身具有电场，因此与磁场相互作用，产生磁场力。
磁场力的方向垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向，符合右手定则。
磁场力会使运动电荷的运动轨迹发生偏转，形成一定的圆周运动。
3. 磁场力的计算
根据磁场力的定义和右手定则，可以推导出磁场力的计算公式：F=qvBsinθ
其中，F表示力的大小，q表示电荷大小，v表示电荷的运动速度，
B表示磁场强度，θ表示磁场与速度之间的夹角。
4. 实验验证
在实验中，可以利用荷质比仪器，测量不同速度的电子在磁场中的
偏转情况，并通过偏转角度和力的大小之间的关系，验证磁场力的计
算公式。
三、总结
磁场对运动电荷的作用是物理学中一项十分重要的概念和实践应用。
在日常生活和科学研究中，磁场对运动电荷的作用都有着广泛的应用
和重要作用。
本教案主要针对初学者，希望对读者有所帮助，使其更
好地掌握和理解磁场对运动电荷的作用。
《第一章 2 磁场对运动电荷的作用力》教学设计教学反思
《磁场对运动电荷的作用力》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解磁场的观点，以及磁场对运动电荷的作用力。
2. 掌握洛伦兹力的基本性质和规律，能够运用其解决实际问题。
3. 了解洛伦兹力在科技和生活中的实际应用。
二、教学重难点1. 教学重点：理解磁场的观点，掌握洛伦兹力的基本性质和规律。
2. 教学难点：运用洛伦兹力解决实际问题，以及理解磁场对运动电荷的作用机理。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、投影仪、示波器、磁铁等。
2. 准备实验器械：电流表、电压表、磁铁、导体棒等。
3. 准备教学视频：展示磁场对运动电荷的作用过程。
4. 设计问题清单，供教室讨论和思考。
四、教学过程：1. 引入课题教师起首向学生介绍磁场的观点，以及磁场对运动电荷的作用力。
接着，向学生展示一些磁场对运动电荷的影响实例，例如通电导线的运动方向、磁铁对小铁球的作用等。
让学生感受到磁场的重要性，并激发他们的学习兴趣。
2. 讲解基础知识在介绍了磁场的观点和作用力后，教师需要进一步讲解磁场的方向、强度和磁感应强度等基础知识。
同时，教师需要诠释磁场对不同形状的电荷的作用力的不同，例如点电荷和长棒电荷等。
3. 实验演示为了让学生更好地理解磁场对运动电荷的作用力，教师可以进行一些实验演示。
例如，应用电流计和磁铁进行实验，观察运动电荷在磁场中的偏转情况。
同时，教师也可以引导学生进行自主实验，让他们亲手操作并观察实验结果。
4. 探究讨论在实验演示结束后，教师可以组织学生进行探究讨论。
学生可以提出自己的疑问和思考，并与其他同砚分享自己的看法和结论。
教师可以在讨论中给予学生指导，帮助他们解决疑惑并激发他们的思考。
5. 教室总结最后，教师需要对本节课进行总结，强调本节课的重点和难点，并对学生的学习效果进行评判。
教师还可以鼓励学生总结自己在本节课中学到了什么，并让他们谈谈自己的感受和收获。
6. 课后作业在课后，教师可以为学生安置一些与本节课内容相关的作业，例如思考题、探究题等。
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。
第四节磁场对运动电荷的作用教学设计
第四节磁场对运动电荷的作用教学设计一、教学目标（一）知识与技能1、明白什么是洛伦兹力.利用左手定则判定洛伦兹力的方向.2、明白洛伦兹力大小的推理过程.3、把握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的运算.4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判定.明白得洛伦兹力对电荷不做功.5、了解电视显像管的工作原理（二）过程与方法通过观看，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)，洛伦兹力的方向也能够用左手定则判定。
通过摸索与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin θ。
最后了解洛伦兹力的一个应用——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看、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差不多的思维方法:“推理—假设—实验验证”。
二、重点与难点：重点：1.利用左手定则会判定洛伦兹力的方向.2.把握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的运算.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.洛伦兹力方向的判定.三、教具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体四、教学过程：复习引入前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面摸索两个问题：1.如图判定安培力的方向（让学生上黑板做）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］解：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.2.什么是电流？［学生答］电荷的定向移动形成电流.［教师讲述］磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：那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］观看磁场阴极射线在磁场中的偏转（100页图3。
磁场对运动电荷的作用力教案
《磁场对运动电荷的作用力》一、教学目标（一）知识与技能1．知道什么是洛仑兹力，会用左手定则判定洛仑兹力方向，会计算洛伦兹力大小。
2．由安培力大小推导运动电荷所受的洛仑兹力大小，培养学生的迁移能力。
（二）过程与方法1．通过复习安培力方向，电流与电荷运动方向的关系，猜想洛伦兹方向，再利用实验加以探究验证，使学生对安培力和洛伦兹力有统一认识。
2．通过复习安培力大小，电流微观表达式，理论推导洛伦兹力大小，让学生意识到安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3．通过思考讨论的方式认识洛伦兹力的作用效果。
（三）情感态度与价值观1．通过实验探究培养学生科学分析的习惯，即“假设──推理──实验验证”。
2．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。
二、教学重点、难点：洛伦滋力的大小和方向三、教具：高压感应圈，阴极射线管，条形磁铁等四、教学过程1．习题导入习题：如图1，电子束水平向右从小磁针上方飞过，试判断小磁针极如何偏转？通过此题引导学生体会：（1）“运动的电荷”可等效成“电流”，且等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
（2）运动电荷如同电流一样，可在周围产生磁场。
师：磁场对电流有安培力作用，“运动的电荷”可等效成“电流”，容易想到：磁场对“运动电荷”有无力的作用？（让学生短时间思考猜测）2．实验探究师：介绍实验装置高压圈阴极射线管演示：不加磁场时，电子不受力，作直线运动，如图2；拿一条形磁铁靠近玻璃管，运动的电子处在磁场中，观察发生的现象，如图生：电子发生了偏转师：这说明了什么？生：磁场对运动的电子有力的作用师：磁场对运动电荷确实有力的作用。
荷兰物理学家洛伦兹首先提出：运动电荷能产生磁场；磁场对运动电荷有力的作用。
物理学上把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力．教师引导学生：认识一种新的力应研究它的三要素。
3．洛伦兹力方向的判断回忆安培力方向判断方法──左手定则内容，结合习题结论：等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反，引导学生猜测：洛伦兹力方向也可用左手定则判断。
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。
《磁场对运动电荷的作用》 说课稿
《磁场对运动电荷的作用》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《磁场对运动电荷的作用》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“磁场对运动电荷的作用”是高中物理选修3-1 第三章第五节的内容。
这部分知识是在学生已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力的基础上进行的，既是对前面知识的深化和拓展，又为后续学习带电粒子在磁场中的运动规律以及电磁感应等知识奠定了基础。
本节课的主要内容包括洛伦兹力的大小和方向的探究、洛伦兹力的特点以及洛伦兹力的应用等。
通过本节课的学习，学生将进一步认识磁场的性质，理解电磁相互作用的本质，提高运用物理知识解决实际问题的能力。
二、学情分析学生在之前已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力，具备了一定的抽象思维能力和逻辑推理能力。
但是，对于洛伦兹力的概念以及其与安培力的关系，学生可能会感到比较抽象和难以理解。
此外，学生在运用数学知识解决物理问题方面的能力还有待提高。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解洛伦兹力的概念，掌握洛伦兹力的大小和方向的判断方法。
（2）了解洛伦兹力的特点，知道洛伦兹力不做功。
（3）能够运用洛伦兹力的知识解释一些常见的物理现象。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和理论推导，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力。
（2）通过对洛伦兹力方向的判断，培养学生的空间想象能力和运用左手定则解决问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。
（2）让学生体会物理知识与实际生活的密切联系，培养学生学以致用的意识。
四、教学重难点1、教学重点（1）洛伦兹力的大小和方向的判断。
（2）洛伦兹力的特点。
2、教学难点（1）洛伦兹力大小的推导过程。
（2）洛伦兹力与安培力的关系。
五、教法与学法1、教法（1）实验探究法：通过实验让学生直观地感受磁场对运动电荷的作用，激发学生的学习兴趣。
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磁场对运动电荷的作用力
鄱阳县第二中学：***
★新课标要求
（一）知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力，理解安培力和洛伦兹力的关系。
2、知道洛伦兹力产生条件，会用左手定则判定洛伦兹力的方向。
3、知道洛伦兹力大小的推理过程。
4、应用公式F=qvBsinθ解答有关问题。
5、应用洛伦兹力有关知识解释生产生活中有关的一些问题。
（二）过程与方法
通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。
（三）情感、态度与价值观
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“对比—推理—假设—实验验证”★教学重点
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握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。
★教学方法
实验观察法、讲述法、分析推理法
★教学用具：
电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片
★教学过程
（一）引入新课：同学们，我们首先来观看一下神奇而有美丽的极光。
播放《美丽的极光》影片。
师：你们知道极光一般出现在什么地方吗？
生：两极等高纬度地区。
师：为什么极光不能在赤道等低纬度地区出现呢？
生：学生好奇。
师：我们通过这一节课的学习就将知道为什么极光这美丽而又神秘的面纱，这就是磁场对运动电荷的作用力 （板书标题）
一、洛伦兹力（板书）
师：我们在上一节中学习了磁场对通电导线的作用力，即安培力的大小和方向。
生：大小θsin qvB F =，方向：左手定则
师：磁场对通电的导线才有作用力，那么这个作用就与电流有关，那么电流是如何形成的呢？
生：电荷的定向移动形成的
师：由上述的两个问题你可以想到什么？
生：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
师：很好。
磁场对运动电荷究竟有没有作用力，我们口说无凭，能否通过实验来验证一下呢？
实验验证
师：要验证磁场对运动电荷是否有作用力，我们不仅需要一个磁场（展示蹄形磁铁），还需要运动电荷。
那么运动电荷怎么得到呢？
展示：阴极射线管（结合视频材料）
介绍：阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射电子。
在电场的加速下飞向阳极，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的轨迹。
演示：没有磁场时电子束是一条直线。
用一个蹄性磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，直至出现电子束在磁场中偏转。
结论：磁场对运动电荷的确有作用力，我们把这一个作用力命名为洛伦兹力。
（板书）运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力，安培力是洛伦兹力的宏观表现。
二：洛仑兹力的方向（板书）
师：作为一种力，洛伦兹力是有方向的，那么，我们怎样来确定它的方向呢？
引导学生：既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么洛伦兹力的方向是不是可以根据安培力的方向判断方法来判断呢？
生：可以，因为运动的电荷可看成等效电流。
师：很好，我们知道电流的方向是:规定正电荷移动的方向规定为电流的方向，那么正电荷所受力的方向就应该与电流的所受力的方向一样。
那么我们怎么判断呢？
生：用左手定则判断
正电荷运动的方向与电流的方向相同，负电荷运动的方向与电流的方向相反。
总结：（板书）
1.左手定则：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，这时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。
2.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。
深化
师：刚才，我们在判定洛伦兹的方向时，我们注意到电荷运动方向、磁场的方向、洛伦兹力的方向具有三维关系。
为了帮助同学们更好地把握它们之间的关系，下面我们运用三维图再来分析一下洛伦兹力和电荷运动方向、磁场方向的关系。
师：甲图我们可以用左手定则判断，乙图中磁场方向与电荷运动方向不垂直时，怎么办？
生：分解速度…（结合动画）
师：通过这两幅三维图，你能总结一下F、B、V三者之间的方向关系？
生：F与B始终垂直、F与V始终垂直，而B与V不一定垂直。
（板书）
练习
师：试判断带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。
三：洛仑兹力的大小（板书）
1．问题
师：刚才我们研究了洛伦兹力的方向，那么洛伦兹力大小等于多少呢？
2．思路
师：我们能否根据已有的知识，从理论上进行推导呢？
生：根据安培力和洛伦兹力的关系。
3．建模
师：这就需要我们建立一个模型。
而模型的建立，我们总是选择简单的，所以：
磁场：匀强磁场
电流：通以恒定电流的直导线，并与磁场垂直
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
选择具有代表性的同学，把他的推导过程用实物投影仪展示到大屏幕上，再请这位同学简叙推导过程。
最后总结：(板书) 通电导线中的电流nqSv t
Q I ==
通电导线所受的安培力BnqSvL BIL F ==安 这段导线内的自由电荷数nSL N =
每个电荷所受的洛伦兹力qvB F =
师：我们刚刚推导出的公式qvB F =的适用条件是什么？
生：当电荷q 以速度v 垂直进入磁感应强度为B 的磁场中，它所受的洛仑兹力qvB F = 推广：
师：当运动电荷的方向与磁场的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力怎么求？
生：分解速度…
结合动画分析，得出结论：θsin qvB F =
例题：某带电粒子的电量为C q 1410
-=,以速率s m v /106=射入T B 210-=的匀强磁
场中，求它受到的洛伦兹力F 多大？
四：洛伦兹力的特点：
1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v 和B 所组成的平面．
2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．
应用
1.电视机实验
介绍：电视机屏幕要显示出图象，必须要有电子打到荧光屏的各个地方上。
那么，电子从哪里来呢？显象管的电子枪能产生大量的高速运动的电子──电子束。
但是电子都沿同一个方向运动，有什么办法可以使电子打到荧光屏的各个地方呢？
生：加一水平的偏转磁场。
思考：该怎么加才能使电子打到荧光屏上的A 点呢？若要打到B 点呢？若要使电子打到荧光屏的位置从B 点逐渐向A 点移动呢？
生：向外、向内、向内减弱至向外增强。
师：这样，在电视机屏幕上就有光点从左边移动到右边，这在电视技术中叫做行扫描。
但是，实际的电视应该电子束打到荧光屏的整个面，而不是一条线，我们该怎么办呢？
生：加一竖直的偏转磁场。
师：这在电视技术中叫做场扫描。
如果场扫描和行扫描同时进行，想象一下，光点的运动情况会是怎么样的呢？
动画：扫描（场扫描：50场/秒，所以我们感到整个荧光屏都在发光）
2．极光现象
问题：极光是来自太阳的高能粒子进入大气后，与大气发生作用而产生的。
为什么在赤道却从来没有它的身影呢？
生：解释垂直射向赤道（向东偏转）和两极（长驱直入）的正电荷，并得出结论。
师：至于有的时候高纬度地区也有极光出现，有兴趣的同学课后可以通过上网等方式查阅。
地磁场使得在赤道等低纬度地区没有极光的身影，这的确是一种遗憾，但是，也正因为地磁场的存在，使我们人类的生产生活免遭宇宙高能粒子的伤害。
师：现在，我们明白了上课开始时那个美丽有神秘的极光现象吗？
板书设计：
磁场对运动电荷的作用
一 磁场对运动电荷的作用力
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力，安培力是洛伦兹力的宏观表现。
二 洛伦兹力的方向──左手定则
三 洛仑兹力的大小
1、当运动电荷q 以速度v 垂直进入磁感应强度为B 的磁场中，它所受的洛仑兹力qvB F =
2、当运动电荷的方向与磁场的方向夹角为θ时， 我们可以分解速度，它所受的洛仑兹力θsin qvB F =
四 洛伦兹力的特点
1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v 和B 所组成的平面．
2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．。