教科版物理选修3—1第三章 第4节：磁场对运动电荷作用——洛仑兹力 精品课件+教学设计+资源库 （19份打包）

四、磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力 教学目标 1、掌握磁场对运动电荷的作用力——洛仑兹力，并会用左手定则判断洛仑兹力的方向，会推导洛仑兹力的大小 2、熟练掌握f=Bqv的计算 3、掌握带电粒子在洛仑兹力作用下的运动——匀速圆周运动及处理方法 重点难点 重点：洛仑兹力方向的判断和洛仑兹力大小的推导和计算 难点：在洛仑兹力作用下的匀速圆周运动的处理 设计思想 磁场对通电导线有安培力的作用的实质是磁场对运动电荷作用的宏观表现，据此让学生能从安培力推导出洛仑力的大小，对洛仑兹力方向也用左手定则判断就不难理解了。由于洛仑兹力与速度垂直，因而对运动电荷不做功（只改变速度方向，不改变速度的大小），再借助于实验演示，让学生明白运动电荷只在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的事实。本节课重在让学生抓住洛仑兹力的特点，解决在洛仑兹力参与下力学问题。 教学资源 洛仑兹力演示仪、多媒体课件 教学设计 【课堂引入】 前面我们学习了磁场对电流有力的作用——安培力，而电流是“电荷定向移动”，若电荷不定向移动，导线中就没有电流，磁场对导线也就没有力的作用，请同学们思考一下：由此们能否得到磁场对电流的作用实质是磁场对运动电荷作用引起的呢？ 【课堂学习】 学习活动一：实验演示“磁场确实对运动电荷有力的作用” 问题1：怎样由“磁场对电流的作用”推导“磁场对运动电荷 的作用？ 设一段长为L的通电导线，截面积为S，通的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，已知导线单位体积内电荷数目为n，电子电量为e，定向移动速率为v，则： 此段导线受安培力：F=BIL 此段电荷数目：N=nLS F=BnevSL 电流强度微观表达式：I=nevS 设一个电子受力为f，则f=F/N 则f=Bev 问题2：怎样判断电子受洛仑兹力方向？ 【左手定则：四指表示电流方向（正电荷时四指与运动电荷同向；负电荷时四指与运动电荷反向），让磁感线垂直穿过掌心，则大姆指表示洛仑兹力的方向】 ●洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 1、洛伦兹力的大小 速度方向与磁场方向垂直时f=Bqv 速度方向与磁场方向平行时f=0 2、方向——左手定则：伸出左手，让大姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感受线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则大姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向． ★洛伦兹力特点：对运动电荷不做功，只改变速度的方向，不改变运动电荷的速度大小 学习活动二：（2013徐、淮、宿三市调研二）如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中， O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度 ，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是【 】 A．小球先做加速运动后做减速运动 B．小球一直做匀速直线运动 C．小球对桌面的压力先减小后增大 D．小球对桌面的压力一直在增大 学习活动三：一带电粒子以初速度V0垂直于匀强电场E沿两板中线射入，不计重力，由C点射出时的速度为V，若在两板间加以垂直纸面向里的匀强磁场，粒子仍以V0入射，恰从C关于中线的对称点D射出，如图所示，则粒子从D点射出的速度为多少? 【答案：（2V02-V2）1/2】 ●只在洛仑兹力作用下（f⊥v）带电粒子的运动为匀速圆周运动：“向心力”为“洛仑兹力” 则：Bqv=mv2/R 得 R=mv/Bq 粒子在做匀速圆周运动的周期T=2πR/v=2πm/Bq（与R、v无关） 学习活动四：(2015新课标I)两相邻的匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的【 】 A. 轨道半径减小，角速度增大 B. 轨道半径减小，角速度减小 C. 轨道半径增大，角速度增大 D. 轨道半径增大，角速度减小 学习活动五：图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P 点。已知B 、v以及P 到O的距离l ．不计重力,求此粒子的电荷q与质量m 之比。【答案：2v/Bl】 【课堂小结】与【板书设计】 ●洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 1、洛伦兹力的大小 速度方向与磁场方向垂直时f=Bqv 速度方向与磁场方向平行时f=0 2、方向——左手定则（正电荷时四指与运动电荷同向；负电荷时四指与运动电荷反向） ★洛伦兹力特点：