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

第三节　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。 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 探究电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系。 科学态度与责任 (1)知道地球两极出现极光现象的原因。 (2)了解洛伦兹力在生产生活中的应用。 一、认识洛伦兹力　洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力：磁场对运动电荷产生的作用力。 2．实验观察：阴极射线管两端被加上高电压。此时，阴极射线管内形成了一束电子束。 (1)没有外磁场时，阴极射线管中的电子束沿直线前进。 (2)当磁场方向与电子束前进方向垂直时，电子束运动径迹发生弯曲。 3．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。 (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．当电荷在垂直磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力大小f等于电量q、电荷运动速率v、磁场磁感应强度B三者的乘积，即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＝。 4．重要特点：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。 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，如题图所示，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]　(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，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正确；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]　AB /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，故B不正确，符合题意。 2.(选自鲁科版教材课后练习)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。