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1、第第5章章 磁場與回旋加速器磁場與回旋加速器學案學案4 探究洛倫茲力探究洛倫茲力123通過實驗，觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)，認識洛通過實驗，觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)，認識洛倫茲力倫茲力. 會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小. 知道帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，并會知道帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，并會推導其運動半徑公式和周期公式推導其運動半徑公式和周期公式. 一、洛倫茲力的方向一、洛倫茲力的方向如圖所示，我們用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用，不如圖所示，我們用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用，不同方向的磁場對電子束徑跡有不同
2、影響那么電荷偏轉(zhuǎn)方向與同方向的磁場對電子束徑跡有不同影響那么電荷偏轉(zhuǎn)方向與磁場方向、電子運動方向的關(guān)系滿足怎樣的規(guī)律？磁場方向、電子運動方向的關(guān)系滿足怎樣的規(guī)律？答案左手定則答案左手定則要點提煉要點提煉1洛倫茲力的方向可以根據(jù)左手定則來判斷，四指所指洛倫茲力的方向可以根據(jù)左手定則來判斷，四指所指的方向為正電荷的運動方向的方向為正電荷的運動方向(或為負電荷運動的反方向或為負電荷運動的反方向)，拇指所指的方向就是運，拇指所指的方向就是運動的正電荷動的正電荷(負電荷負電荷)在磁場中所受洛倫茲力的方向負電荷受力的方向與同方向在磁場中所受洛倫茲力的方向負電荷受力的方向與同方向運動的正電荷受力的方向相反運
3、動的正電荷受力的方向相反2洛倫茲力的方向與電荷運動方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是洛倫茲力的方向與電荷運動方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于垂直于v和和B所決定的平面所決定的平面(但但v和和B的方向不一定垂直的方向不一定垂直)3. 由于洛倫茲力方向始終與電荷運動方向垂直，因此洛倫茲力對電荷不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運動方向垂直，因此洛倫茲力對電荷不做功(填填“做功做功”或或“不做功不做功”)，洛倫茲力只改變電荷速度的方向而不改變其速度的大小，洛倫茲力只改變電荷速度的方向而不改變其速度的大小要點提煉要點提煉1洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力的關(guān)系(1)安培力是
4、導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)(2)洛倫茲力對電荷不做功，但安培力卻可以對導體做功洛倫茲力對電荷不做功，但安培力卻可以對導體做功2洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。篺qvBsin ，為電荷運動的方向與磁感應強度方向的為電荷運動的方向與磁感應強度方向的夾角夾角(1)當電荷運動方向與磁場方向垂直時：當電荷運動方向與磁場方向垂直時：fqvB；(2)當電荷運動方向與磁場方向平行時：當電荷運動方向與磁場方向平行時：f0；(3)當電荷在磁場中靜止時：當電荷在磁場中靜止時：
5、f0.電荷在磁場中是否受洛倫茲力及洛倫茲力的大小與電荷的運動情況有關(guān)電荷在磁場中是否受洛倫茲力及洛倫茲力的大小與電荷的運動情況有關(guān).三三、研究帶電粒子在磁場中的運動研究帶電粒子在磁場中的運動 如圖所示如圖所示的裝置是用來的裝置是用來演示電子在演示電子在勻強勻強磁場中磁場中運動軌跡的裝置運動軌跡的裝置(1)(1)當當不加磁場時，電子束的運動軌跡如何？不加磁場時，電子束的運動軌跡如何？當當加上磁場加上磁場時，電子束的運動軌跡如何？時，電子束的運動軌跡如何？(2)(2)如果保持電子的速度不變，如果保持電子的速度不變，加加大大磁場的磁場的磁感應強度，磁感應強度，圓半徑如何變化？如果保持磁圓半徑如何變化
6、？如果保持磁場的強弱場的強弱不變，增大電子不變，增大電子的速度，圓半徑如何變化？的速度，圓半徑如何變化？答案答案(1)是是一條直線一條直線是是一個圓周一個圓周 (2)半徑半徑減小減小半徑半徑增大增大學習目標學習目標學習探究學習探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)知識儲備知識儲備一、對洛倫茲力方向的判定一、對洛倫茲力方向的判定例例1 下列關(guān)于圖中各帶電粒子所受洛倫下列關(guān)于圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向或帶電粒子的帶電性的判斷茲力的方向或帶電粒子的帶電性的判斷錯誤錯誤的是的是 ( )A洛倫茲力方向豎直向上洛倫茲力方向豎直向上B洛倫茲力方向垂直紙面向里洛倫茲力方向垂直紙面向里C粒子
7、帶負電粒子帶負電D洛倫茲力方向垂直紙面向外洛倫茲力方向垂直紙面向外ffqfC二、對洛倫茲力公式的理解二、對洛倫茲力公式的理解例例2 如圖所示，各圖中的勻強磁場的磁感應強度均為如圖所示，各圖中的勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均，帶電粒子的速率均為為v，帶電荷量均為，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向倫茲力的方向F1F1=qvBF2FqvBcos 60qvB/2vBv，F(xiàn)3=0F4F4qvB學習目標學習目標學習探究學習探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)知識儲備知識儲備三、帶電粒子在磁
8、場中的圓周運動三、帶電粒子在磁場中的圓周運動A 四四、帶電物體在勻強磁場中的運、帶電物體在勻強磁場中的運動問題動問題例例4 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m0.1 g的小滑塊，帶的小滑塊，帶有有q5104C的電荷量，放置在傾角的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強磁場中，磁場的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示方向垂直紙面向里，如圖所示,小滑塊小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶
9、何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？f斜面向上斜面向上解析：解析：(1) 小滑塊應帶負電荷小滑塊應帶負電荷 mgfF(2)f=qvmB=mgsin vm D BD 3(帶電物體在勻強磁場中的運動帶電物體在勻強磁場中的運動)光滑絕緣桿與水平面保持光滑絕緣桿與水平面保持角，磁感應強度角，磁感應強度為為B的勻強磁場充滿整個空間，一個帶正電的勻強磁場充滿整個空間，一個帶正電q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m、可以自由滑動的小、可以自由滑動的小環(huán)套在桿上，如圖所示，小環(huán)下滑過程中對桿的壓力為零時，小環(huán)的速度為環(huán)套在桿上，如圖所示，小環(huán)下滑過程中對桿的壓力為零時，小環(huán)的速度為_環(huán)不受環(huán)不受支持力支持力mgqvB
高中物理 第5章 探究洛倫茲力課件 滬科版選修31
