洛伦兹力学案(冯)

洛伦兹力学案
教学维目标：
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。

⑶了解速度选择器。

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
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。

【教学重点、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。

课堂教学：
一、洛伦兹力的产生
问题：电流是如何形成的？
学生：
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：
荷兰物理学家洛伦兹于1985年发表了磁场对运动电荷的作用力公式，为了纪念他，人们称磁场对运动电荷的作用力为洛伦兹力。

用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。

书本P85图3-5-2与图3-5-3
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。

实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。

得出结论：磁场对电荷有力的作用的条件：
二、洛伦兹力的方向
通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。

我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用左手定则判断洛伦兹力的方向。

书本P86
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大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。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

【课堂针对性练习】
1．判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向
三、洛伦兹力的大小
问提：我们谈到一个力，知道了方向和作用点还要知道什么？（力的三要素）
答：
问题：那么洛伦兹力的大小怎么来计算？
洛伦兹力的大小推导，按下列过程写出各问题的物理量
书本P86图3-5-4。

假设：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。

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=
例4、氢核和氦核以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为
A、2：1
B、1：1
C、1：2
D、1：4
四：研究带电粒子在磁场中运动
1、带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力和速度有什么关系
2、带电粒子在磁场中匀速圆周运动的条件
3、带电粒子在磁场中匀速圆周运动的向心力由谁提供
4、研究带电粒子在磁场中运动的轨道半径和周期
半径
周期
【课堂针对性练习】
1、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则( )
A.磁场对电子的作用力始终不变.
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的速度始终不变.
D. 电子的动能始终不变
2一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴
线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中
A ．做圆周运动
B ．沿轴线来回运动
C ．做匀加速直线运动
D ．做匀速直线运动
3依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。

【作业】
1、试判断图16－13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v
C ．B 必定垂直于f 、v ，但f 不一定垂直于v
D ．v 必定垂直于f 、B ，但f 不一定垂直于B
3、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3-4-6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
4（广东07年高考理科基础）如图6，在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会
图6
A.向上偏转
B.向下偏转
C.向纸内偏转
D.向纸外偏转
图3-4-6。