1、高中物理高中物理选修选修3-1沪科版沪科版磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器探究洛伦兹力探究洛伦兹力123通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力伦兹力.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小.知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，并会知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，并会推导其运动半径公式和周期公式推导其运动半径公式和周期公式.一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子
2、束径迹有不同影响那么电荷偏转方向与同方向的磁场对电子束径迹有不同影响那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？答案左手定则答案左手定则要点提炼要点提炼1洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，四指所指洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，四指所指的方向为正电荷的运动方向的方向为正电荷的运动方向(或为负电荷运动的反方向或为负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运，拇指所指的方向就是运动的正电荷动的正电荷(负电荷负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向负电荷受力的方向与同方向在磁场中所受洛伦兹力的方向负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力
3、的方向相反运动的正电荷受力的方向相反2洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于垂直于v和和B所决定的平面所决定的平面(但但v和和B的方向不一定垂直的方向不一定垂直)3.由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功(填填“做功做功”或或“不做功不做功”)，洛伦兹力只改变电荷速度的方向而不改变其速度的大小，洛伦兹力只改变电荷速度的方向而不改变其速度的大小要点提炼要点提炼1洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力与安培力的关系(1
4、)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现而洛伦兹力是安培力的微观本质洛伦兹力是安培力的微观本质(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功2洛伦兹力的大小：洛伦兹力的大小：fqvBsin，为电荷运动的方向与磁感应强度方向的为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角夹角(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：当电荷运动方向与磁场方向垂直时：fqvB；(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：当电荷运动方向与磁场方向平行时：f0；(3)当电荷在磁场中静止时：当电荷在磁场中
5、静止时：f0.电荷在磁场中是否受洛伦兹力及洛伦兹力的大小与电荷的运动情况有关电荷在磁场中是否受洛伦兹力及洛伦兹力的大小与电荷的运动情况有关.三三、研究带电粒子在磁场中的运动研究带电粒子在磁场中的运动 如图所示如图所示的装置是用来的装置是用来演示电子在演示电子在匀强匀强磁场中磁场中运动轨迹的装置运动轨迹的装置(1)(1)当当不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？当当加上磁场加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？时，电子束的运动轨迹如何？(2)(2)如果保持电子的速度不变，如果保持电子的速度不变，加加大大磁场的磁场的磁感应强度，磁感应强度，圆半径如何变化？如果保持磁圆半径
6、如何变化？如果保持磁场的强弱场的强弱不变，增大电子不变，增大电子的速度，圆半径如何变化？的速度，圆半径如何变化？答案答案(1)是是一条直线一条直线是是一个圆周一个圆周 (2)半径半径减小减小半径半径增大增大学习目标学习目标学习探究学习探究典例精析典例精析自我检测自我检测课堂小结课堂小结知识储备知识储备一、对洛伦兹力方向的判定一、对洛伦兹力方向的判定例例1 下列关于图中各带电粒子所受洛伦下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断兹力的方向或带电粒子的带电性的判断错误错误的是的是 ()A洛伦兹力方向竖直向上洛伦兹力方向竖直向上B洛伦兹力方向垂直纸面向里洛伦兹力方向垂直纸面向里
7、C粒子带负电粒子带负电D洛伦兹力方向垂直纸面向外洛伦兹力方向垂直纸面向外ffqfC二、对洛伦兹力公式的理解二、对洛伦兹力公式的理解例例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均，带电粒子的速率均为为v，带电荷量均为，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向伦兹力的方向F1F1=qvBF2FqvBcos 60qvB/2vBv，F3=0F4F4qvB学习目标学习目标学习探究学习探究典例精析典例精析自我检测自我检测课堂小结课堂小结知识储备知识储备三、带电粒
8、子在磁场中的圆周运动三、带电粒子在磁场中的圆周运动A 四四、带电物体在匀强磁场中的运、带电物体在匀强磁场中的运动问题动问题例例4 一个质量为一个质量为m0.1 g的小滑块，带的小滑块，带有有q5104C的电荷量，放置在倾角的电荷量，放置在倾角30的光滑斜面上的光滑斜面上(绝缘绝缘)，斜面固定且，斜面固定且置于置于B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示垂直纸面向里，如图所示,小滑块由静小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面块滑至某一位置时，要离开斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小
9、滑块带何种电荷？小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面长度至少多长？该斜面长度至少多长？f斜面向上斜面向上解析：解析：(1)小滑块应带负电荷小滑块应带负电荷 mgfF(2)f=qvmB=mgsin vm D BD 3(带电物体在匀强磁场中的运动带电物体在匀强磁场中的运动)光滑绝缘杆与水平面保持光滑绝缘杆与水平面保持角，磁感应强度角，磁感应强度为为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q、质量为、质量为m、可以自由滑动的小、可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为_环不受环不受支持力支持力mgqvB再见再见
