第一章 第三节 洛伦兹力-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版）

导苏 第三节 洛伦兹力 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道什么是洛伦兹力，通过观察电子束在磁场中的偏转， 体会洛伦兹力概念的生成 1.掌握洛伦兹力公式，会用公式分析求解洛伦兹力. 科学思维 2.通过公式的推导过程，体会物理模型在分析规律中的重 要作用 科学探究 通过洛伦兹力作用下电子束偏转的实验探究，感受磁场对 运动电荷有力的作用 科学态度与责任 通过对阴极射线管中电子束的运动径迹观察分析，培养学 生观察归纳能力 情境化导学 一、认识洛伦兹力 洛伦兹力的方向 )问题情境 如图所示，没有外加磁场时，观察到阴极射线管中电子束沿直线前进，当把一 个蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子束运动的径迹向下弯曲，这种现象说 明什么？调换蹄形磁铁磁极方向，发现电子束的运动径迹向上弯曲，这又说明 了什么？ 答案：说明磁场对运动电子有力的作用，这个力的方向与磁场方向有关 1.洛伦兹力 磁场对运动电荷 产生的作用力称为洛伦兹力. 2.洛伦兹力的方向 (1)当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力. (2)当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力，其方向 既与磁场方向 垂直又与速度方向 垂直 (3)方向判断一一左手定则 伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直 穿入手心，并使四指指向正电荷的运动方向，这时拇指所指的方向就是 正电荷在该磁场中所受洛伦兹力的方向.运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹 力的方向，与沿相同方向运动的正电荷所受力的方向相反 N B 二、洛伦兹力的大小 )问题情境 导线中带电粒子的定向运动形成了电流.电荷定向运动时所受洛伦兹力的合力， 表现为导线所受的安培力.按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式导出洛伦 兹力大小的表达式： + 提示：这里只讨论比较简单的情况：导线的方向与磁场的方向垂直，安培力的大小可以表 示为F=B儿.这种情况下导线中电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直.建议沿以下逻 辑线索前进 (1)设导线中每个带电粒子定向运动的速度都是v,单位体积的粒子数为n.算出图中的一 段导线中的粒子数，这就是在时间t内通过截面a的粒子数.如果粒子的电荷量记为q,由 此可以算出q与电流I的关系. (2)写出这段长为Vt的导线所受的安培力F (3)求出每个粒子所受的力，它等于洛伦兹力f.这时，许多中间量，如、v、S、t等都应 不再出现 推导时仍然可以认为做定向运动的电荷是正电荷，所得结果具有普遍性 答案：这段导线中的粒子数N=nvtS,电流I=一=qnvS;安培力F=BIL=BqnvS·vt;每个粒子所受 的洛伦兹力f。qvB. qN t 1.洛伦兹力与安培力的关系 安培力可以看作是大量定向移动电荷所受洛伦兹力的宏观表现， 2.洛伦兹力大小 (1)当v⊥B时，f=qvB (2)当v与B成0角时，f=qvBsin0 3.洛伦兹力的特点 由于洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功 ⑧思考与自测 1.判断正误 (1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力.（×) (2)应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指一定指向电荷运动方向.（×) (3)公式f=qB,适用于任何情况.（×) (4)洛伦兹力和安培力是性质不同的两种力.（×) (⑤)洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功.（√）