第一章 第3节 洛伦兹力（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第3节　洛伦兹力 课程内容要求 核心素养提炼 1．通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用． 2．知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向. 3．了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力. 4．掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律，会分析带电粒子在磁场中的圆周运动． 1．物理观念：通过观察电子束在磁场中的偏转，体会洛伦兹力，形成洛伦兹力的概念． 2．科学思维：通过对洛伦兹力方向和大小及带电粒子在匀强磁场中运动的学习，体会物理模型在探索自然规律中的作用． 3．科学探究：探究洛伦兹力的方向和电子在磁场中的运动轨迹． [对应学生用书P8] 1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的磁场力． 2．洛伦兹力的方向 (1)特点：运动的带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力的方向，与运动方向和磁场方向都垂直． (2)左手定则 伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，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．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反． [思考] 运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用吗？怎样判断负电荷在磁场中运动时所受洛伦兹力的方向？ 提示　磁场只对运动(速度)方向与磁感应强度方向不平行的电荷有力的作用．负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时，应使四指指向负电荷运动的反方向． 1．洛伦兹力与安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2．洛伦兹力的大小 (1)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向垂直，那么F洛＝qvB．(匀强磁场) (2)如果电荷运动的方向与磁场方向间的夹角为θ，那么F洛＝qvB_sin_θ．(匀强磁场) [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)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．(　√　) (2)若电荷的速度方向与磁场平行，则电荷不受洛伦兹力．(　√　) (3)电荷运动速度越大，它受到的洛伦兹力一定越大. (　×　) 1．洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向总是与粒子运动的速度方向垂直，洛伦兹力只改变粒子速度方向，不改变粒子速度的大小． (2)洛伦兹力对粒子起到了向心力的作用． 2．带电粒子在匀强磁场中的运动特点 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动． 3．半径和周期公式 质量为m、带电荷量为q、速度为v的带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力． (1)半径：由qvB＝m得r＝． (2)周期：由T＝得T＝． 4．周期特点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟速度v和半径r无关． [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) 　(1)在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子的轨道半径跟粒子的运动速率成正比．(　√　) (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)运动电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期随速度增大而减小．(　×　) [对应学生用书P9] 探究点一　洛伦兹力的方向 如图所示，将阴极射线管放在蹄形磁体两极之间，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生了向下偏转的现象，试问： (1)什么力使电子在运动过程中向下偏转？该力的方向如何？ (2)电子运动轨迹附近的磁场方向如何？电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？ 提示　(1)洛伦兹力　向下 (2)磁场方向向里，电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直，与电子运动方向垂直，满足左手定则． 1．决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、电荷的速度方向、磁感应强度的方向．当电荷的带电性质一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个因素反向，则洛伦兹力必定反向； 如果让两个因素同时反向，则洛伦兹力方向不变． 2．洛伦兹力的特点：洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但洛伦兹力总与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小． 3．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向． [特别提醒]　(1)洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功． (2)利用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指的指向也可以理解为等效电流的方向． 试判断下列各图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直纸面向里的是(　　) [思路点拨]　(1)明确磁场方向、带电粒子速度方向和带电性质． (2)利用左手定则判断带电粒子所受的洛伦兹力的方向． D　[根据左手定则可以判断，图A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；图B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；图C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直纸面向外；图D中的正电荷所受的洛