第1章 第2节 磁场对运动电荷的作用力 （Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专版）

第2节　磁场对运动电荷的作用力 核心素养导学 物理观念 (1)通过实验，认识洛伦兹力，了解洛伦兹力在生产生活中的应用。 (2)了解显像管的基本构造及工作的基本原理。 科学思维 (1)能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 (2)经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，体会模型建构与演绎推理的方法。 (3)经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程，进一步体会矢量分析的方法。 科学探究 通过实验探究影响洛伦兹力的方向和大小的因素。 科学态度与责任 认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。 一、洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。 2．洛伦兹力方向的判断 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。 (1)正电荷所受洛伦兹力方向用左手定则判定，和安培力的方向判断方法类似。 (2)负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷相反。　　 二、洛伦兹力的大小 1．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B的方向垂直，则F＝qvB。 2．当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，F＝qvBsin_θ。 3．当电荷沿磁场方向运动(即θ＝0或v∥B)时，F＝0。 三、电子束的磁偏转 1.显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 2．显像管的原理 (1)电子枪发射高速电子。 (2)磁场使电子束偏转。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 [微点拨]　磁偏转的原因是洛伦兹力的方向与粒子速度方向始终垂直。 1.观察阴极射线管中电子束的运动，判断电子束的偏转情况。 (1)没有加磁场时，电子束呈一条直线。 (2)加上磁场时，电子束的径迹发生弯曲。 (3)改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲。 2.如图是导体中的电流所受安培力和导体中定向运动的带电粒子所受洛伦兹力示意图，怎样由此图推导洛伦兹力的公式？ 提示：设导体中单位体积内定向运动的带电粒子数为n，粒子的电荷量为q，如图所示，则长度为vt的导体内带电粒子总数N＝S·vt·n 导体所受安培力F安＝I·vt·B 导体的电流强度I＝nqSv 每个带电粒子所受的洛伦兹力 F洛＝＝＝qvB。 新知学习(一)|洛伦兹力方向的判断 [任务驱动] 如图是磁流体发电机的装置，等离子体中含有大量的正、负带电粒子，思考下列问题： (1)等离子体喷入磁场，正、负粒子偏转方向是否相同？ (2)A、B板哪一个是电源的正极？ 提示：(1)正、负粒子偏转方向相反。 (2)根据左手定则，B板是电源的正极。　　　　 [重点释解] 1．决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、速度方向、磁感应强度的方向。 2．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，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。 3．当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。 4．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向。 [典例体验] [典例]　一带电粒子(重力不计，图中已标明粒子所带电荷的正负)进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向的标示正确的是(　 ) [解析]　 A中，带负电荷的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下， A错误；B中，带正电荷的粒子向下运动，掌心向里，四指所指的方向向下，拇指的方向向左，B正确；C中，带正电荷粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用， C错误； D中，带负电荷的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下， D错误。 [答案]　B /易错警示/ 判断洛伦兹力方向时的易错点 (1)注意电荷的正负，尤其是判断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。 (2)洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面。 [针对训练] 1．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项不正确的是(　 ) A．1带正电荷 B．1带负电荷 C．2不带电 D．3带负电荷 解析：选B　根据左手定则，带正电荷的粒子向左偏，即粒子流1带正电荷；不偏转说明不带电，即粒子流2不带电；带负电荷的粒子向右偏，说明粒子流3带负电荷，B不正确。 2．(选自鲁科版新教材课后练习)当条形磁铁从正面靠近阴极射线管时，管内射线出现如图所示的偏转。由上述信息判断：与阴极射线管离得近的是条形磁铁的哪个磁极？请说明理由。 提示：N极。射线带负电荷，根据左手定则判断磁感线方向应垂直于纸面向里，