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第2節(jié)磁場中的運動電荷,目標(biāo)導(dǎo)航1.通過實驗，認(rèn)識運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力．2．知道影響洛倫茲力大小和方向的因素．當(dāng)電荷的運動方向與磁場方向垂直時，會運用左手定則判斷洛倫茲力的方向，會計算特殊情況下洛倫茲力的大?。?重點＋難點),3．知道電子是由湯姆孫發(fā)現(xiàn)的．認(rèn)識洛倫茲力在發(fā)現(xiàn)電子中的作用．4．了解極光產(chǎn)生的機(jī)理，體會自然界的奧妙．,一、洛倫茲力1.定義：磁場對運動______的作用力叫洛倫茲力．,電荷,2.方向：洛倫茲力的方向用左手定則來判斷：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)．讓磁感線垂直穿入手心，四指指向____電荷運動的方向(若是____電荷，則四指指向負(fù)電荷運動的反方向)，拇指所指的方向就是___________的方向．,正,負(fù),洛倫茲力,3.大小(1)當(dāng)電荷的運動方向與磁場方向垂直時，電荷受到的洛倫茲力的大小：F＝_______．(2)當(dāng)電荷的運動方向與磁場方向平行時，電荷不受洛倫茲力作用F＝____．,qvB,0,想一想所有電荷在磁場中都受力嗎？提示：不一定，只有運動電荷且速度與磁場方向不平行時，才受力的作用．,二、電子的發(fā)現(xiàn)_____的發(fā)現(xiàn)與________和_____________的發(fā)現(xiàn)一起被稱為19世紀(jì)、20世紀(jì)之交的三大發(fā)現(xiàn)．電子的發(fā)現(xiàn)為近代物理的發(fā)展奠定了重要的實驗基礎(chǔ)，同時它也突破了原子不可再分的傳統(tǒng)思想，促使人們?nèi)ヌ綄ぴ觾?nèi)部的奧秘．,電子,X射線,物質(zhì)放射性,三、極光的解釋太陽或其他星體時刻都有大量的高能粒子放出，稱為___________．地球是個巨大的磁體，當(dāng)宇宙射線掠過地球附近時，________受到地磁場的作用朝地球的磁極方向運動．這些粒子在運動過程中撞擊大氣，激發(fā)氣體原子產(chǎn)生光輻射，這就是極光．,宇宙射線,帶電粒子,宇宙射線是有害的，________改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向，對地球上的生命起到了保護(hù)作用．,地磁場,學(xué)案導(dǎo)引1.左手定則在電流中的應(yīng)用和在帶電粒子運動中的應(yīng)用有何異同？2.洛倫茲力能對帶電粒子做功嗎？,1.決定洛倫茲力方向的因素有三個：電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．當(dāng)電荷一定(電性一定)時，其他兩個因素中，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反，則洛倫茲力方向不變．,2.當(dāng)電荷運動方向與磁場方向垂直時，由左手定則可知，洛倫茲力F的方向既與磁場B的方向垂直，又與電荷的運動方向垂直，即力F垂直于v與B所決定的平面．所以，已知電荷電性及v、B的方向，則F的方向唯一確定，但已知電性及B(或v)、F的方向，v(或B)的方向不能唯一確定．,如圖所示各圖已標(biāo)出磁場方向、電荷運動方向、電荷所受洛倫茲力方向三個中的兩個，試標(biāo)出另一個的方向．,【思路點撥】應(yīng)用左手定則時注意粒子的電性，注意四指和拇指所指方向的意義．【精講精析】用左手定則判斷．對－q四指應(yīng)指向其運動方向的反方向．分別可得：甲圖中＋q受洛倫茲力方向垂直于v斜向左；乙圖中－q受洛倫茲力方向垂直于v水平向左；丙圖中－q運動方向平行于斜面向下；丁圖中勻強(qiáng)磁場方向為垂直紙面向外．,【答案】見精講精析,【方法總結(jié)】(1)洛倫茲力總是垂直于v，垂直于B，即洛倫茲力總是垂直于B、v所決定的平面．(2)用左手定則時四指指向負(fù)電荷運動的反方向．,變式訓(xùn)練1.(2012山東濟(jì)南外國語學(xué)校高二期中)一帶負(fù)電的粒子(重力不計)，進(jìn)入磁場中，下列關(guān)于磁場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向標(biāo)示正確的是(),解析：選C.注意本題中給出的是負(fù)電荷，四指應(yīng)指向負(fù)電荷運動的反方向，根據(jù)左手定則可知，A項中，洛倫茲力向下，C項正確,B項中，粒子平行于磁感線運動，不受洛倫茲力．C項正確，D項中，受力向右．,學(xué)案導(dǎo)引1.洛倫茲力與安培力本質(zhì)上相同嗎？2.兩種力都不做功嗎？,1.安培力與洛倫茲力的關(guān)系：安培力是通電導(dǎo)體受到的磁場力，大量電荷的定向移動形成電流，洛倫茲力是磁場對帶電粒子的作用力，是對單個帶電粒子的作用力，由此可見洛倫茲力是安培力的微觀解釋，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．,2.安培力和洛倫茲力的共同特征(1)安培力：當(dāng)I∥B時，F(xiàn)＝0；洛倫茲力：當(dāng)v∥B時，F(xiàn)＝0.(2)安培力：當(dāng)I⊥B時，F(xiàn)＝BIl；洛倫茲力：當(dāng)v⊥B時，F(xiàn)＝qvB.(3)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流I的方向夾角為θ時，安培力的表達(dá)式為F＝BIlsinθ.,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與帶電粒子運動的速度v的方向夾角為θ時，洛倫茲力的表達(dá)式為F＝qvBsinθ.(4)安培力和洛倫茲力的方向都是根據(jù)左手定則來判斷．3.安培力和洛倫茲力的不同點：安培力推動導(dǎo)體運動時，對導(dǎo)體做功；洛倫茲力的方向與運動電荷的速度方向垂直，對運動電荷永遠(yuǎn)不做功．,關(guān)于安培力和洛倫茲力，下面的說法正確的是()A．安培力和洛倫茲力是性質(zhì)不同的兩種力B．安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力C．這兩種力都是效果力，其實并不存在，原因是不遵守牛頓第三定律,D．安培力對通電導(dǎo)體能做功，洛倫茲力對運動電荷做功【思路點撥】洛倫茲力是安培力的微觀解釋，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但安培力能做功，洛倫茲力不能做功，抓住各自特點分析即可．,【精講精析】洛倫茲力是安培力的微觀解釋，本質(zhì)上是同種性質(zhì)的力，故A、C錯，B對；安培力對通電導(dǎo)體做功而洛倫茲力始終垂直運動電荷的速度方向，故洛倫茲力不做功，選項D錯誤．【答案】B,學(xué)案導(dǎo)引1.洛倫茲力作用下的圓周運動是否遵循一般圓周運動的規(guī)律？2.洛倫茲力作用下的圓周運動有何自身特點？,當(dāng)運動電荷垂直磁場進(jìn)入時，洛倫茲力與速度方向垂直，因此不改變速度的大小，只改變速度的方向，洛倫茲力充當(dāng)了向心力的作用，所以運動電荷做勻速圓周運動．,(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑是多少？(2)若要使粒子飛離磁場時有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時v0方向與ab的夾角θ及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角α.,【思路點撥】磁場有邊界，粒子只在磁場中做勻速圓周運動，粒子的運動軌跡與磁場邊界構(gòu)成幾何圖形，要利用幾何知識列出輔助方程．,【答案】(1)510－2m(2)θ＝37α＝74【題后反思】挖掘隱含幾何條件是解決本題的關(guān)鍵，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運動問題，關(guān)鍵之處是正確地找出粒子的軌道圓心半徑，畫出軌跡圓弧，,由幾何知識明確弦切角、圓心角和偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，從而可進(jìn)一步求出粒子在磁場中運動的時間、運動半徑等問題．,變式訓(xùn)練2.(2012濟(jì)南高二質(zhì)檢)電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．速率越大，周期越大B．速率越小，周期越大C．速度方向與磁場方向平行D．速度方向與磁場方向垂直,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,按ESC鍵退出全屏播放,