第1章 第3节 洛伦兹力 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第3节　洛伦兹力 核心 素养 导学 物理观念 (1)通过实验，认识洛伦兹力，能判断洛伦兹力的方向。 (2)会计算洛伦兹力的大小。 (3)知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件。 科学思维 (1)经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程。 (2)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 探究电子在洛伦兹力演示仪中的运动。 科学态度与责任 了解洛伦兹力在生产生活中的应用，体会物理知识与科学技术的关系。 一、洛伦兹力及其方向 1．洛伦兹力：__________在磁场中受到的磁场力。 2．洛伦兹力的方向 (1)洛伦兹力演示仪 运动电荷 (2)探究结果：电子受到的洛伦兹力的方向与电子运动的方向_______，也与磁场方向______。 (3)判断方法： 左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指_______，并且都跟手掌在同一平面内，让________垂直过手心，四指指向正电荷的运动方向(即电流方向)，则大拇指所指方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 垂直 垂直 垂直 磁感线 二、洛伦兹力的大小 1．洛伦兹力与安培力的关系:通电导线在磁场中所受的安培力可以看成是大量运动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。 2．洛伦兹力公式推导:设有一段静止导线长L，横截面积为S，单位体积内含有的自由电子数为n，每个电子的电荷量为e，定向移动速度为v，则导线中的电流I＝_____， 导线所受安培力F＝_______ 导线中自由电子总数N＝______ neSv ILB nSL evB 3．洛伦兹力表达式 (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______，则F洛＝_______。 (2)当电荷运动的方向与______的方向夹角为θ时，F洛＝________。 (3)当电荷沿磁场方向运动(即θ＝0或v∥B)时，F洛＝______。 垂直 qvB 磁场 qvBsin θ 0 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_________。 (2)加上磁场时，电子束的径迹发生______。 (3)改变磁场方向，电子束会向__________弯曲。 一条直线 弯曲 相反方向 2.我国在四川省稻城县海子山动工建设的“高海拔宇宙线观测站”，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙射线探测装置(如图所示)。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响)，粒子到达观测站时将稍向哪个方向偏一些射向观测站？ 提示：质子流从上而下射向地球表面，根据地磁场的分布可知，地磁场方向在我国上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转。 3．如果磁场中的运动电荷是负电荷，那么负电荷受到的洛伦兹力方向应该怎么判定呢？ 提示：方法一：先将负电荷当成正电荷，根据左手定则判断出受力方向后，该受力方向的反方向就是负电荷受到的洛伦兹力方向。 方法二：应用左手定则时，让四指指向负电荷运动的反方向，则拇指所指的方向就是负电荷受到的洛伦兹力方向。 4．在以下的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。判断下列说法的正误。 (1)图甲中带电粒子所受洛伦兹力的大小为qvBsin 30°。 ( ) (2)图乙中带电粒子所受洛伦兹力的大小为qvBsin 60°。 ( ) (3)图丙中带电粒子所受洛伦兹力的大小为qvB。 ( ) (4)图丁中带电粒子所受洛伦兹力的大小为qvB。 ( ) × × × √ 新知学习(一)|洛伦兹力方向的判断 [任务驱动] 如图所示，电子e向上射入垂直纸面向里的匀强磁场中，若电 子仅受洛伦兹力作用，试判断电子偏转方向及速率如何变化？ 提示：根据左手定则，可判断电子所受洛伦兹力方向向右，故电子沿与速度切线方向向右上偏转；速度方向发生变化的同时，洛伦兹力的方向也跟着变化，并且洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力不做功，电子速率不变。　 [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]　(多选)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，