高中物理 第3章 第5节 磁场对运动电荷的作用力学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

3.5《磁场对运动电荷的作用力》学案【学习目标】1.知道洛伦兹力大小的推导过程。2.会利用左手定则判断洛伦兹力方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。3.掌握垂直磁场方向进入磁场的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算。4．应用：速度选择器、电视机显像管、磁流体发电机。【重点难点】1．会利用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．掌握垂直磁场方向进入磁场的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算。【课前预习】1．探究磁场对运动电荷有力的作用⑴推理：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的⑵猜想：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。⑶验证：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。⑷结论：①________________________。物理学中把运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。②通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的表现；洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质。2．洛伦兹力的方向（1）电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系————左手定则：让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的_________，拇指所指的方向就是电荷所受的方向。洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。（2）关于洛伦兹力的方向几点说明：①决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向．当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变．②在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面．③Ⅰ、判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向，四个手指要指向负电荷运动的反方向．Ⅱ、电荷运动的速度v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v.3．洛伦兹力的大小（1）由安培力公式推导洛伦兹力公式如图3－5－3所示，导线与磁场垂直，直导线长L，电流为I，导线中运动电荷数为n，截面积为S，电荷的电荷量为q，运动速度为v，试推导每个电荷受的洛伦兹力的大小：_______________________________________________。（2）计算洛伦兹力的大小①通电导线与磁场方向平行时：F=________；②通电导线与磁场方向垂直时：F=________；③通电导线与磁场方向成θ角：F=________。（3）洛伦兹力与安培力的关系①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。1图3－5－3图1②大小关系：，式中的N是导体中的定向运动的电荷数。③尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为；④洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功，在于做功的对象不同。可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的联系，也有显著的区别。4.洛伦兹力和静电力的比较洛伦兹力静电力力的概念磁场对在其中的“运动”电荷的作用力电场对放入其中的电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷将不受洛伦兹力电场中的电荷无论静止还是沿任何方向运动都要受到静电力方向“横向力”①方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向“纵向力”①方向由电荷正负、电场方向决定②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反大小当v⊥B时，F＝qvB当v∥B时，F＝0当v与B夹角θ时，F＝qvBsinθF＝qE做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功5．电视显像管的工作原理（1）构造电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成，如图所示。（2）原理阴极发射电子，经过偏转线圈（偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直）电子受洛伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光。（3）扫描在电视机显像管的偏转区有两对线圈，叫做偏转线圈，偏转线圈中通入大小、方向按一定规律变化的电流，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场...