第五节研究洛伦兹力.doc

第五节　研究洛伦兹力
【教学目标】
1．通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用．
2．知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．(重点)
3．掌握洛伦兹力公式的推导过程．会用公式求洛伦兹力．(重点和难点)

【课堂教学】
一、洛伦兹力的方向
1．洛伦兹力：荷兰物理学家洛伦兹于1895年发表了磁场对____ _______的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力．
2．实验表明：当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为____．当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向___ __，又与速度方向__ ___．
3．左手定则：伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，四指指向为____ ___运动的方向，那么，__ ___所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力，方向跟沿相同方向运动的正电荷所受力的方向__ ___.
4．关于洛伦兹力方向的说明：
⑴在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，四指不一定指向电荷的运动方向。对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．
⑵洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，f、B、v三者的方向关系是：f⊥B，f⊥v，但B与v不一定垂直．
⑶洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．

【堂上练习】
1．(单选)如图所示的磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图中,画得正确的是(其中B、f、v两两垂直)(　 　)

2．(单选)下列说法正确的是(　 　)
A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用
B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处磁感应强度一定为零
C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度
D．洛伦兹力对带电粒子不做功

3．（双选）将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射人磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，在磁极配置如图所示的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．金属板A上聚集正电荷，金属板B上聚集负电荷
B．金属板A上聚集正电荷，金属板B上聚集正电荷
C．金属板B的电势高于金属板A的电势
D．通过电阻R的电流方向由A到B

二、洛伦兹力的大小
1．实验表明：电流在磁场中受到安培力，运动电荷在磁场中受到洛伦兹力．可以推测,安培力可以看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的____________．
2．公式推导：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为v，则导线中的电流为I＝______，将通电直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力F安＝BIL＝_________，这段导线中含有的运动电荷数为nLS，所以f＝＝____.
综上可知，当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f＝_____.
3．洛伦兹力的大小
(1)公式f＝qvB.
(2)条件：电荷运动方向与磁场方向垂直．
(3)注意问题
①当电荷运动方向与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力作用．
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷所受洛伦兹力最大．
特别提醒：在实际问题中，由于原子核、离子和电子等微观粒子的重力远小于洛伦兹力，所以往往忽略它们的重力．而对于在磁场中运动的液滴、小球，其重力不可忽略。

4．（单选）质量为m，电量为q的电荷，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，受到的洛伦兹力大小为（ ）
A． B． C． D．

5．有一匀强磁场，磁感应强度为1.0T，沿水平方向由南指向北，如果有一速度为5.0×105m/s的质子沿竖直向下的方向进入磁场，求质子所受洛伦兹力的大小。质子进入磁场时将向哪个方向偏转？