内容正文:
第2节 洛伦兹力
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课堂 重点探究
课前 自主梳理
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核心素养要求 核心素养呈现
1.通过实验,探究磁场对运动电荷的作用力.
2.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.
3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系,能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式.
4.掌握带电粒子在磁场中运动的规律,并能解答有关问题.
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磁场对运动电荷的作用
1.洛伦兹力:物理学中,把磁场对________的作用力称为洛伦兹力.
2.洛伦兹力的大小
(1)如果带电粒子的速度方向与磁感应强度方向平行,f=__.
(2)如果带电粒子的速度方向与磁感应强度方向垂直,f=______.
(3)如果电荷运动的方向与磁场方向的夹角为θ,f=________________.
知识点一
运动电荷
0
qvB
qvBsin θ
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(1)电荷在磁场中一定受洛伦兹力.( )
(2)正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同,负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反.( )
(3)同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小也可能相同.( )
判一判
×
×
√
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从安培力到洛伦兹力
1.洛伦兹力的推导
设有一段长度为l的通电导线,横截面积为S,单位体积中含有的自由电子数为n,每个自由电子的电荷量为e,定向移动的平均速率为v,垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中,如图所示.
知识点二
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截取一段长度l=vΔt的导线,这段导线中所含的自由电子数为N,则
N=nSl=__________.
在Δt时间内,通过导线横截面的电荷为
Δq=____________.
nSvΔt
neSvΔt
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neSv
neSv2BΔt
evB
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2.洛伦兹力的方向判定——左手定则
伸开左手,拇指与其余四指____,且都与手掌处于同一平面内,让磁感线垂直穿过____,四指指向______运动的方向,那么____所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.
垂直
手心
正电荷
拇指
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安培力是洛伦兹力的宏观表现,由安培力公式F安=IlB及电流的微观表达式I=nqSv分析洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?
提示:磁感应强度、速度、电荷电量.
想一想
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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,运动电荷做____圆周运动.
知识点三
匀速
洛伦兹力
轨道半径
运动速率
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(1)带电粒子在磁场中做圆周运动时,速度越大,半径越大.( )
(2)带电粒子在磁场中做圆周运动时,速度越大,周期越大.( )
判一判
√
×
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对洛伦兹力的理解
[思考探究]
如图所示,电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生了向下偏转,试问:
要点 1
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(1)什么力使电子在运动过程中向下偏转?该力的方向如何?
提示:洛伦兹力;方向向下.
(2)将磁铁的N极、S极交换位置,电子流有什么变化,说明了什么?
提示:两极交换位置,电子流偏转的方向与原来相反,表明电子流受力方向发生改变.
(3)如何判定洛伦兹力的方向呢?为什么?
提示:可以用左手定则判定洛伦兹力的方向.因为用左手定则判定安培力的方向,大量定向移动电荷所受洛伦兹力