1.3 洛伦兹力 教学设计-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

洛伦兹力 教学目标：1. 认识洛伦兹力。 2. 能运用左手定则判断洛伦兹力的方向。（重点） 3. 会初步计算洛伦兹力的大小并作简单的应用。（难点） 教学过程： 回忆：磁场对通电导线的作用力称为 电流的形成：电荷定向移动 猜想：磁场对运动电荷有作用力？ 实验与探究1：磁场对运动电荷是否有力 阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置 实验与探究2：洛伦兹力的方向与磁场方向有关 结论： 洛伦兹力方向判断方法：左手定则 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。（如图1.2-2） ( F v -q 负电荷受力方向与正电荷受力方向相反 ) 例题1：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 你得到什么结论？ 总结： 针对训练1：国际空间站携带的阿尔法磁谱仪，它是一个带电粒子探测器。其中最关键的永磁体系统，是由中科院电工研究所、高能物理所和中国空载火箭技术研究院联合研制。对磁谱仪实验做出了决定性贡献。 下图为磁谱仪内部磁场（匀强）的一部分，粒子进入磁场的偏转方向向左，你能判断出粒子的电性吗？ 讨论与交流：安培力与洛伦兹力的关系如何 ？ 试一试：试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？ 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为 v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求： （1）通电导线中的电流 （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力 总结：洛伦兹力的大小 例2. 如图1-3-5所示，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面上生命的危害。已知北京上空某处由南向北的磁感应强度为1.2X10-4T,如果有一速率v=5.0X105m/s、电量q=1.6X10-19C的质子竖直向下运动穿过此处的地磁场。 （1）此时该质子受到的洛伦兹力是多大？向哪个方向偏转？ （2）在地球两极处地磁场方向可近似认为垂直于地面，在赤道处地磁场方向可近似认为由地理南极指向地理北极。那么，地球两极处和赤道处相比，哪个区域地磁场对高能带电粒子的阻挡效果更好？为什么？ 课堂小结： 课后练习：课本 1．在下列四个选项中，正确标明了带正电粒子所受洛伦兹力F方向的是（　　） A．B．C．D． 2．一束带电粒子向M、N两金属极板运动。下列说法正确的是（　　） A．正离子向M极偏转，负离子向N极偏转 B．正离子向N极偏转，负离子向M极偏转 C．正、负离子均向N极偏转 D．正、负离子均向M极偏转 3．宋代沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是（　　） A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫N极，指北的磁极地轴叫S极 B．对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南北极附近所受阻挡作用最弱，赤道附近最强 C．形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的 D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置 1 有教无类 成人成才 2 学科网（北京）股份有限公司 $$