1.2 洛伦兹力 学案-2021-2022学年鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册

第2节　洛伦兹力 学案 学习目标： 1. 知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向. 2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小. 基础知识： 一、磁场对运动电荷的作用 1．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。 2．洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ. (2)当v⊥B时，F＝qvB. (3)当v∥B时，F＝0. 二、从安培力到洛伦兹力 1．洛伦兹力的推导 设导线横截面积为S，单位体积中含有的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e，定向移动的平均速率为v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，如图所示。 截取一段长度l＝vΔt的导线，这段导线中所含的自由电子数为N，则 N＝nSl＝nSvΔt 在Δt时间内，通过导线横截面的电荷为Δq＝neSvΔt 通过导线的电流为I＝＝neSv 这段导线所受到的安培力F＝IlB＝neSv2BΔt 每个自由电子所受到的洛伦兹力f＝＝evB 安培力的微观解释示意图 2．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，让磁感线从掌心垂直进入，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．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反． 三、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．运动性质：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，运动电荷做匀速圆周运动。 2．向心力：由洛伦兹力f提供，即qvB＝m。 3．轨道半径：r＝，由半径公式可知带电粒子运动的轨道半径与运动的速率、粒子的质量成正比，与电荷量和磁感应强度成反比。 4．运动周期：由T＝可得T＝。由周期公式可知带电粒子的运动周期与粒子的质量成正比，与电荷量和磁感应强度成反比，而与轨道半径和运动速率无关。 重难点理解： 一、对洛伦兹力的理解 1．洛伦兹力方向的特点 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即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．即F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图4甲、乙所示． 2．在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向． 2．洛伦兹力与安培力的区别和联系 (1)区别 ①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子