1.2 洛伦兹力（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第2节　洛伦兹力 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力方向与安培力方向的判定方法在本质上是相同的。 1.知道洛伦兹力与安培力之间的联系，理解安培力相互作用的本质是洛伦兹力，能运用安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。 2．知道垂直射入匀强磁场的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，会运用数学工具推导带电粒子做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会应用它们解答简单问题。 能通过实验探究磁场对运动电荷的作用力，进一步体验科学探究的过程和“推理－假设－验证”的科学思维方法。 了解电磁现象在现代科技中的应用。 [对应学生用书P9] 知识点一 磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。 2．大小❶：如果带电粒子的速度方向与磁感应强度的方向垂直，f＝qvB。 1．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用。(　×　) 2．若电荷的速度方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力作用。(　√　) 知识点二 从安培力到洛伦兹力 1．安培力可视为大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现。 2．洛伦兹力的方向判定——左手定则：伸出左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，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，如图所示。 1．洛伦兹力一定与电荷的运动方向垂直。(　√　) 2．洛伦兹力同电场力一样，可对运动电荷做正功或负功。(　×　) 3．用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与电荷定向移动的方向相同。(　×　) 知识点三 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，运动电荷受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动。 2．向心力：由洛伦兹力提供，即qvB＝m。 3．轨道半径：r＝。 4．运动周期：由T＝＝。 1．某个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径跟该粒子的速率成正比。(　√　) 2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径成正比。(　×　) 3．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期随速度的增大而减小。(　×　) 批注❶：(1)如果带电粒子的速度方向与磁感应强度的方向平行，f＝0。 (2)如果带电粒子的速度方向与磁感应强度的方向夹角为θ，可通过分解速度或分解磁场的方法解决，得f＝qvB sin θ。 实例分析：在地球的两极，当来自太阳的带电粒子与地球大气层中的原子相遇时，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来产生奇异绚丽的光芒，形成极光。为什么极光只在两极出现？ 提示：地球像一块巨大的磁石，而它的磁极在南北两极附近。我们所熟悉的指南针因受地磁场的影响，总是指着南北方向，从太阳射来的带电微粒流，也要受到地磁场的影响，以螺旋运动方式趋近于地磁场的南北两极，所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光，在北极发生的叫北极光。我国在北半球，所以在我国只能看到北极光。 [对应学生用书P10] 探究点一　对洛伦兹力的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)如图是把阴极射线管放入磁场中的情形，电子流偏转的方向是怎样的？ (2)如果把通有与电子运动方向相同的电流的导线放入该位置，则其所受安培力的方向是怎样的？ (3)将磁铁的N极、S极交换位置，电子流有什么变化，这种变化说明了什么？ 提示：(1)电子流向下偏转。 (2)通电导线所受安培力的方向向上。 (3)两极交换位置，电子流偏转的方向与原来相反，这表明电子流的受力方向与磁场方向有关。 ►探究归纳 1．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的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。 3．洛伦兹力与安培力的区别和联系 洛伦兹力 安培力 区别 运动电荷受到的磁场力 通电导线受到的磁场力 洛伦兹力永不做功 安培力可以做功 联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释 F安＝Nf洛(N指导体中定向运动的电荷数) 洛伦兹力与安培力的方向，均用左手定则判断 ►对点例练 如图所示，下列各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，电荷量均为q，试求出下列各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。 (1)应用左手定则，判断洛伦兹力的方向； (2)根据公式f＝qvB，计算洛伦兹力的大小 答案：见解析 解析：甲：因为v与B垂直，所以f