高中物理教案

物理教案磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無(wú)論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來(lái)，幫助教師掌握上課時(shí)的教學(xué)節(jié)奏。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？經(jīng)過(guò)搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“物理教案磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用”，歡迎大家閱讀，希望對(duì)大家有所幫助。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、知道什么是洛侖茲力，知道電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受到的洛侖茲力最大，

2、會(huì)用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．

能力目標(biāo)

由通電電流所受安培力推導(dǎo)出帶電粒子受磁場(chǎng)作用的洛侖茲力的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力．

情感目標(biāo)

通過(guò)本節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的方法論思想：即“推理——假設(shè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”．

教學(xué)建議

教材分析

本節(jié)的重點(diǎn)是洛倫滋力的大小和它的方向，在引導(dǎo)學(xué)生由安培力的概念得出洛倫滋力的概念后，讓學(xué)生深入理解洛倫滋力，學(xué)習(xí)用左手定則判斷洛倫滋力的方向，注意強(qiáng)調(diào)：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷卻沒(méi)有作用力．

教法建議
在教學(xué)中需要注意教師與學(xué)生的互動(dòng)性，教師先復(fù)習(xí)導(dǎo)入，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛侖茲力的存在，然后啟發(fā)指導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)公式．理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)大小、方向的區(qū)別．具體的建議是：

1、教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問(wèn)法導(dǎo)出公式，類比電場(chǎng)辦法掌握公式的應(yīng)用．

2、學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、思考原因，在教師指導(dǎo)下自己推導(dǎo)，類比理解掌握公式．

--方案

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用

一、素質(zhì)教育目標(biāo)

（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)

1、知道什么是洛侖茲力，知道電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受到的洛侖茲力最大，

2、會(huì)用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．

（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)

由通電電流所受安培力推導(dǎo)出帶電粒子受磁場(chǎng)作用的洛侖茲力的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力．

（三）德育滲透點(diǎn)

通過(guò)本節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行“推理——假設(shè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)研究的方法論教育．

（四）美育滲透點(diǎn)

注意營(yíng)造師生感情平等交流的氛圍，用優(yōu)美的語(yǔ)音感染學(xué)生．在平等自由的審美情境中，使師生的感情達(dá)到共鳴，從而培養(yǎng)學(xué)生的審美情感．

二、學(xué)法引導(dǎo)

1、教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問(wèn)法導(dǎo)出公式，類比電場(chǎng)辦法掌握公式的應(yīng)用。

2、學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、思考原因，在教師指導(dǎo)下自己推導(dǎo)，類比理解掌握公式。

三、重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法

1、重點(diǎn)

洛侖茲力的大小和它的方向。

2、難點(diǎn)

用左手定則判斷洛侖茲力的方向。

3、疑點(diǎn)

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷卻沒(méi)有作用力。

4、解決辦法

引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生由安培力的概念得出洛侖茲力的概念，使學(xué)生深入理解洛侖茲力的大小和方向。

四、課時(shí)安排

1課時(shí)

五、教具學(xué)具準(zhǔn)備

陰極射線發(fā)射器，蹄形磁鐵。

六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)

教師先復(fù)習(xí)導(dǎo)入，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛侖茲力的存在，然后啟發(fā)指導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)公式。理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)大小、方向的區(qū)別。

七、教學(xué)步驟

（一）明確目標(biāo)

（略）

（二）整體感知

本節(jié)教學(xué)講述磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，首先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)表明磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，然后由通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力推導(dǎo)出洛侖茲力的大小和方向，重點(diǎn)掌握洛侖茲力的概念。

（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過(guò)程

1、理論探索

前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用，若導(dǎo)線無(wú)電流，安培力為零。由此我們就會(huì)想到：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說(shuō)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用。

2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

從演示實(shí)驗(yàn)中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實(shí)驗(yàn)證明了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力．

3、洛侖茲力的方向

根據(jù)左手定則確定安培力方向的辦法，遷移到用左手定則判定洛侖茲力的方向，特別要注意四指應(yīng)指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動(dòng)的反方向，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，洛侖茲力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直．請(qǐng)同學(xué)們思考，洛侖茲力會(huì)改變帶電粒子速度大小嗎？討論：洛侖茲力對(duì)帶電粒子是否做功？

4、洛侖茲力的大小

根據(jù)通電導(dǎo)線所受安培力的大小，結(jié)合導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式，讓學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)的方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛侖茲力大小，當(dāng)帶電粒子平行磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．高能的宇宙射線的大部分不能射到地球上，就是地磁場(chǎng)對(duì)射線中的帶電粒子的洛侖茲力改變了其運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)地球上的生物起著保護(hù)作用．

（四）思維、擴(kuò)展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念．我們知道帶電粒子平行磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)，都不受磁場(chǎng)力的作用，帶電粒子垂直磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受洛侖茲力的大小，方向和磁場(chǎng)方向、運(yùn)動(dòng)方向互相街．可用左手定則判斷（舉例練習(xí)用左手定則判斷洛侖茲力的方向．）

如果粒子運(yùn)動(dòng)方向不與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，同學(xué)們可根據(jù)今天所學(xué)內(nèi)容推導(dǎo)出它受的洛侖茲力大小和方向嗎？

八、布置作業(yè)

1、P152（1）（2）（3）

九、板書(shū)設(shè)計(jì)

四、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

一、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛侖茲力

二、洛侖茲力的方向——左手定則

三、洛侖茲力的大小

1、若∥或

2、若⊥，

四、洛侖茲力的特點(diǎn)

1、洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，不會(huì)改變電荷運(yùn)動(dòng)的速率。

2、洛侖茲力的大小和方向都與帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．

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磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

俗話說(shuō)，居安思危，思則有備，有備無(wú)患。準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？經(jīng)過(guò)搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力”，但愿對(duì)您的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)幫助。

選修3-1第三章
3．5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

一、教材分析
洛侖茲力的方向是重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達(dá)式的過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會(huì)，一定要讓全體學(xué)生都參與這一過(guò)程。
二、教學(xué)目標(biāo)：
（一）知識(shí)與技能
1、理解洛倫茲力對(duì)粒子不做功.
2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
3、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題.知道質(zhì)譜儀的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理、及用途。
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）中的問(wèn)題.
培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會(huì)科技的創(chuàng)新歷程。
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用來(lái)分析有關(guān)問(wèn)題.
難點(diǎn)：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
四、學(xué)情分析
本節(jié)是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié)，對(duì)以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析，對(duì)利用功能關(guān)系解力學(xué)問(wèn)題，有很大的幫助。
五、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法
六、課前準(zhǔn)備
1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容
2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案
演示實(shí)驗(yàn)
七、課時(shí)安排：
1課時(shí)
八、教學(xué)過(guò)程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
（二）情景引入、展示目標(biāo)
前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問(wèn)題：
（1）如圖，判定安培力的方向
若已知上圖中：B=4.0×10-2T，導(dǎo)線長(zhǎng)L=10cm，I=1A。求：導(dǎo)線所受的安培力大??？
（2）電流是如何形成的？電荷的定向移動(dòng)形成電流。
磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，大家會(huì)想到什么？
這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。
［演示實(shí)驗(yàn)］用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。如圖3.5-1
說(shuō)明電子射線管的原理：
從陰極發(fā)射出來(lái)電子，在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。
分析得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。
（三）合作探究、精講點(diǎn)播
1、洛倫茲力的方向和大小
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
方向（左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么，大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。
如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。
思考：
1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向。
甲乙丙丁
下面我們來(lái)討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。
結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。
洛倫茲力的大小
若有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中。
這段導(dǎo)體所受的安培力為F安=BIL
電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為I=nqSv
這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為N=nLS。
安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為
當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，設(shè)夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小為
上式中各量的單位：
為牛（N），q為庫(kù)倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）
思考與討論：
同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？
教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：
洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此
洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。
思考：
2、電子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力是多大？
3、、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將_______
A．豎直向下沿直線射向地面B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)
2、電視顯像管的工作原理
在圖3.5－4中，如圖所示：
（1）要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外
（2）要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里
（3）要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？
先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。
學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過(guò)程。
（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
完成P103“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書(shū)面完成第3、4題。
九、板書(shū)設(shè)計(jì)
1、洛倫茲力的方向：左手定則
2、洛倫茲力的大?。?br> 3、電視顯像管的工作原理
十、教學(xué)反思
“思考與討論”在課堂上可組織學(xué)生開(kāi)展小組討論，根據(jù)線索的實(shí)際情況靈活鋪設(shè)臺(tái)階，讓不同層次的學(xué)生在討論中有比較深刻的感受，然后通過(guò)交流發(fā)言得出正確結(jié)論。
臨清三中—物理—朱廣明—盛淑貞
選修3-1第三章
3．5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1、知道什么是洛倫茲力。
2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。
4、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力，叫做。
2．洛倫茲力的方向的判斷──左手定則：
讓磁感線手心，四指指向的方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的，拇指所指電荷所受的方向。
3．洛倫茲力的大小:洛倫茲力公式。
4．洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷，不會(huì)電荷運(yùn)動(dòng)的速率。
5．顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是由兩對(duì)線圈產(chǎn)生的,叫做偏轉(zhuǎn)線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉(zhuǎn)線圈做成。
三、提出疑惑
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。
2、掌握洛倫茲力大小的推理過(guò)程。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。
二、學(xué)習(xí)過(guò)程
例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向.
解答：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者；丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里。
例2：來(lái)自宇宙的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將（）
A．豎直向下沿直線射向地面B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)
解答：。地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，電子是帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過(guò)程中受洛倫茲力方向向西。故C項(xiàng)正確
例3：如圖3所示，一個(gè)帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對(duì)水平絕緣面正好無(wú)壓力，應(yīng)該（）
A．使B的數(shù)值增大
B．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向上移動(dòng)
C．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向右移動(dòng)
D．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向左移動(dòng)
解答：為使小球?qū)ζ矫鏌o(wú)壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場(chǎng)不動(dòng)而只增大B，靜止電荷在磁場(chǎng)里不受洛倫茲力，A不可能；磁場(chǎng)向上移動(dòng)相當(dāng)于電荷向下運(yùn)動(dòng)，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場(chǎng)以V向右移動(dòng)，等同于電荷以速率v向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對(duì)；磁場(chǎng)以V向左移動(dòng)，等同于電荷以速率v向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向上。當(dāng)qvB＝mg時(shí)，帶電體對(duì)絕緣水平面無(wú)壓力，則v＝mgqB，選項(xiàng)D正確。
三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測(cè)
1.一個(gè)電子穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（）
A．此空間一定不存在磁場(chǎng)
B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場(chǎng)
C．此空間可能有磁場(chǎng)，方向與電子速度垂直
D．以上說(shuō)法都不對(duì)
2.一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時(shí)小磁針的南極向西偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是（）
A．由北向南飛行的正離子束B(niǎo)．由南向北飛行的正離子束
C．由北向南飛行的負(fù)離子束D．由南向北飛行的負(fù)離子束
3.電子以速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則（）
A．磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功
B．磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變
C．電子的動(dòng)能始終不變
D．電子的動(dòng)量始終不變
4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是（）
5.如圖所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向應(yīng)是（）
A．B/v，方向豎直向上B．B/v，方向水平向左
C．Bv，垂直紙面向里D．Bv，垂直紙面向外

課后練習(xí)與提高
1．有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中，正確的是（）
A．電荷在磁場(chǎng)中一定受磁場(chǎng)力的作用
B．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力的作用
C．電荷受電場(chǎng)力的方向與該處的電場(chǎng)方向一致
D．電荷若受磁場(chǎng)力，則受力方向與該處的磁場(chǎng)方向垂直
2．如果運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)除磁場(chǎng)力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可能是（）
A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C．變加速曲線運(yùn)動(dòng)D．勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
3．電子束以一定的初速度沿軸線進(jìn)入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時(shí)間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做（）
A．勻速直線運(yùn)動(dòng)B．勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C．加速減速交替的運(yùn)動(dòng)D．來(lái)回振動(dòng)
4．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下面說(shuō)法中正確的是
A．只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同()
B．如果把+q改為-q,且速度反向、大小不變,則洛倫茲力的大小不變
C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直
D．粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)
5．如圖，是電視機(jī)的像管的結(jié)構(gòu)示意圖,熒光屏平面位于坐標(biāo)平面xoy，y軸是顯像管的縱軸線,位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會(huì)有電子逸出,這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向十y方向射出.構(gòu)成了顯像管的“電子槍”。如果沒(méi)有其他力作用,從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)。當(dāng)在顯像管的管頸處的較小區(qū)域(圖中B部分)加沿z方向的磁場(chǎng)(偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)),亮點(diǎn)將偏離原點(diǎn)0而打在x軸上的某一點(diǎn),偏離的方向和距離大小依賴于磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運(yùn)動(dòng))，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是圖中()

6．如圖所示，帶電小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它向左或向右運(yùn)動(dòng)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)（）
Ａ．速度相同
B．加速度相同
C．所受洛倫茲力相同
D．軌道給它的彈力相同
7．兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為（）
A．2：1B．1：1C．1：2D．1：4

選修3-1第三章
3．5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用答案
預(yù)習(xí)內(nèi)容
1．洛倫茲力．
2．垂直穿入正電荷運(yùn)動(dòng)反方向洛倫茲力
3．F＝qvBsinθ
4．不做功改變
5．馬鞍形
當(dāng)堂檢測(cè)
1、B；2、AD；3、Ａ、C；4、C；5、C；
課后練習(xí)與提高
1、ＢＤ2、ＡＣ3、Ａ4、ＢＤ5、Ａ6、B7、C

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教案

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開(kāi)展，教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容，幫助教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。所以你在寫教案時(shí)要注意些什么呢？下面是小編為大家整理的“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教案”，相信您能找到對(duì)自己有用的內(nèi)容。

第5節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
要點(diǎn)一由安培力公式推導(dǎo)洛倫茲力公式
如圖3－5－3所示，
圖3－5－3
直導(dǎo)線長(zhǎng)L，電流為I，導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為n，截面積為S，電荷的電荷量為q，運(yùn)動(dòng)速度為v，則
安培力F＝ILB＝nF洛
所以洛倫茲力F洛＝Fn＝ILBn
因?yàn)镮＝NqSv(N為單位體積的電荷數(shù))
所以F洛＝NqSvLBn＝NSLnqvB，式中n＝NSL，故F洛＝qvB.
要點(diǎn)二洛倫茲力方向的討論
1．決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．當(dāng)電荷電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儯?br> 2．在研究電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直的情況時(shí)，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面．
3．(1)判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向，四個(gè)手指要指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向．
(2)電荷運(yùn)動(dòng)的速度v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v.
洛倫茲力和靜電力的異同點(diǎn)有哪些？
洛倫茲力靜電力
力的概念磁場(chǎng)對(duì)在其中的“運(yùn)動(dòng)”電荷的作用力電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷的作用力
產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷將不受洛倫茲力電場(chǎng)中的電荷無(wú)論靜止還是沿任何方向運(yùn)動(dòng)都要受到靜電力
方向“橫向力”
①方向由電荷正負(fù)、磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向決定，方向之間關(guān)系遵循左手定則
②洛倫茲力方向一定垂直于磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向“縱向力”
①方向由電荷正負(fù)、電場(chǎng)方向決定
②正電荷受力方向與電場(chǎng)方向一致，負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反
大小當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB
當(dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0
當(dāng)v與B夾角θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsinθF＝qE
做功情況一定不做功可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功

一、洛倫茲力的方向判斷
【例1】來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將()
A．豎直向下沿直線射向地面
B．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向東偏轉(zhuǎn)
C．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)
D．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)
答案B
解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，質(zhì)子帶正電．根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子在赤道上空豎直下落過(guò)程中受到的洛倫茲力方向向東．故選B.
圖3－5－4

二、洛倫茲力與靜電力
【例2】如圖3－5－4所示，在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左做勻速運(yùn)動(dòng)．比較它們的重力Ga、Gb、Gc的關(guān)系，正確的是()
A．Ga最大B．Gb最大
C．Gc最大D．Gc最小
答案C
解析因帶電油滴a靜止，故a不受洛倫茲力作用，只受重力和靜電力作用；根據(jù)平衡條件可知油滴一定帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則Ga＝qE①
帶電油滴b除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向下的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gb＝qE－F洛②
帶電油滴c除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向上的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gc＝qE＋F洛③
比較①②③式可以看出GcGaGb，選項(xiàng)C正確．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為零時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止.

1.試判斷下列圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是()
答案A
解析A圖中帶電粒子受力方向向上；B圖中帶電粒子受力方向向外；C圖中帶電粒子受力方向向左；D圖中帶電粒子受力方向向里．
2.
圖3－5－5
在高真空的玻璃管中，封有兩個(gè)電極，當(dāng)加上高電壓后，會(huì)從陰極射出一束高速電子流，稱為陰極射線．如在陰極射線管的正上方平行放置一根通以強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其電流方向如圖3－5－5所示．則陰極射線將會(huì)()
A．向上偏斜B．向下偏斜
C．向紙內(nèi)偏斜D．向紙外偏斜
答案A
3．洛倫茲力的方向與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度有什么影響？洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功呢？
答案洛倫茲力的方向總與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，但粒子的運(yùn)動(dòng)方向可以不與磁場(chǎng)方向垂直．結(jié)論是：洛倫茲力的方向總與磁場(chǎng)方向和粒子的運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面垂直．
洛倫茲力總與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此，洛倫茲力不對(duì)帶電粒子做功，不改變粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小，但可以改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向．
4．如圖3－5－6所示，
圖3－5－6
是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，極板間距d＝20cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U＝20V，則離子的速率為多少？
答案200m/s
解析等離子體以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當(dāng)離子在兩極間勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓達(dá)到穩(wěn)定．此時(shí)有qUd＝qvB，得v＝UBd，代入數(shù)據(jù)得v＝200m/s.

題型一洛倫茲力的考查
如圖1所示，下端封閉、上端開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個(gè)裝置水平勻速向右運(yùn)動(dòng)，垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于外力的作用，玻璃管在磁場(chǎng)中的速度保持不變，最終小球從上端口飛出，則()
圖1
A．小球帶正電荷
B．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中小球做類平拋運(yùn)動(dòng)
C．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中洛倫茲力對(duì)小球做正功
D．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中管壁的彈力對(duì)小球做正功
思維步步高如何判斷小球的帶電性質(zhì)？小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是什么形狀？小球受到的洛倫茲力的方向向哪？洛倫茲力是不是對(duì)小球做了功？
解析小球在豎直方向上向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明洛倫茲力的一個(gè)分力的方向一定向上并且大于自身的重力，根據(jù)左手定則可以判斷小球帶正電；豎直方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，所以小球的合運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)；小球受到的洛倫茲力的方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功．
答案ABD
拓展探究如圖2所示，
圖2
光滑的水平桌面放在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桌面上平放著一根一端開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的試管，試管底部有一帶電小球．在水平拉力F作用下，試管向右勻速運(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開(kāi)試管前的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()
A．小球帶正電
B．小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線
C．洛倫茲力對(duì)小球做正功
D．維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大
答案ABD
洛倫茲力的方向始終和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，帶電粒子受到的洛倫茲力對(duì)粒子不做功，不會(huì)改變粒子的速度大小，只會(huì)改變粒子的速度方向.

題型二帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期
2008年10月22日，歐洲粒子物理研究中心(CERN)建造的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)21日舉行啟用典禮，標(biāo)志著對(duì)撞機(jī)正式啟用．環(huán)型對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置．如圖3所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過(guò)電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞．為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()

圖3
A．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大
B．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小
C．對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大
D．對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變
思維步步高帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)遵循什么規(guī)律？正負(fù)離子為什么要分成兩束進(jìn)入環(huán)狀空腔？進(jìn)入環(huán)狀空腔后作什么運(yùn)動(dòng)？正負(fù)離子能否同時(shí)到達(dá)碰撞區(qū)？
解析環(huán)形空腔的半徑保持不變，當(dāng)電壓不變時(shí)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度相同，根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式：R＝mvqB，比荷越大，B應(yīng)該越小；當(dāng)帶電粒子確定后，加速電壓越大，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)速度越大，比荷確定，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該越大，根據(jù)周期公式T＝2πmqB，可得磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大會(huì)使周期變小．
答案B
拓展探究如圖4所示，
圖4
在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子、3為α粒子的徑跡．它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r1r2r3，并相切于P點(diǎn)．設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則()
A．T1＝T2T3B．v1＝v2v3
C．a(chǎn)1a2a3D．t1t2t3
答案ACD
帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的常見(jiàn)問(wèn)題：①軌跡問(wèn)題：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．②半徑問(wèn)題：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，軌道半徑的表達(dá)式：R＝mvqB，由以上各個(gè)物理量確定．③粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式：T＝2πmqB，由粒子的比荷和磁感應(yīng)強(qiáng)度確定.

一、選擇題
1．如下圖所示，磁場(chǎng)方向、電荷的運(yùn)動(dòng)方向、電荷所受洛倫茲力的方向兩兩垂直，則正確的是()
答案D
2．如圖5所示，
圖5
在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()
A．沿路徑a運(yùn)動(dòng)
B．沿路徑b運(yùn)動(dòng)
C．沿路徑c運(yùn)動(dòng)
D．沿路徑d運(yùn)動(dòng)
答案B
解析由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上．則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則B正確，A錯(cuò)誤．
3.
圖6
每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來(lái)，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái)(如圖6所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極)，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將()
A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)
C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)
答案A
解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過(guò)程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故A正確．
4．圖7所示是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，則下列措施中可采用的是()
圖7
A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向
C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向
答案B
解析若加一磁場(chǎng)，電子受到洛倫茲力的作用，亮線向下偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明洛倫茲力方向向下，又因電子沿x軸正向射出，由左手定則知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向，A錯(cuò)，B對(duì)；若加一電場(chǎng)電子應(yīng)受到向下的靜電力作用，故電場(chǎng)方向沿z軸正向，C、D均錯(cuò)．
5．如圖8所示，
圖8
一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示，現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知軌道半徑并不因此而改變，則()
A．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
B．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
C．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
D．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
答案AD
解析若磁場(chǎng)方向指向紙里，由左手定則可判斷洛倫茲力方向與庫(kù)侖力方向相反，則帶負(fù)電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力減小，由于半徑不變，其速度減小，周期變大，故A對(duì)B錯(cuò)；若磁場(chǎng)方向指向紙外，洛倫茲力與庫(kù)侖力方向相同，其速度要增大，周期變小，故C錯(cuò)D對(duì)．
6．如圖9所示，
圖9
連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用．則()
A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左
B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右
C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左
D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右
答案AD
解析等離子體指的是整體顯電中性，內(nèi)部含有等量的正、負(fù)電荷的氣態(tài)離子群體．當(dāng)?shù)入x子體從右方射入時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下將分別向下、上偏轉(zhuǎn)，使上極板的電勢(shì)低于下極板，從而在外電路形成由D流向C的電流，這一電流處在通電導(dǎo)線GH所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；同理可分析得知C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．
7．如圖10所示，
圖10
一個(gè)帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動(dòng)，飛離桌子邊緣A，最后落到地板上．設(shè)有磁場(chǎng)時(shí)飛行時(shí)間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場(chǎng)，其余條件不變時(shí)，小球飛行時(shí)間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2.則下列結(jié)論不正確的是()
A．x1x2B．t1t2
C．v1v2D．v1和v2相等
答案C
二、計(jì)算論述題
8.
圖11
豎直的平行金屬板A、B相距d，板長(zhǎng)為l，板間電壓為U.垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在兩板之間，如圖11所示．一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的油滴從上方下落并從兩板中央P點(diǎn)進(jìn)入板內(nèi)空間．已知?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)靜電力恰等于磁場(chǎng)力，最后油滴從一板的下端點(diǎn)離開(kāi)，求油滴離開(kāi)場(chǎng)區(qū)時(shí)速度的大?。?br> 答案2gl＋U2B2d2＋qUm
解析帶電體在場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況如右圖所示．
洛倫茲力F是變力，由W=ΔEk，得，由題給條件，剛?cè)雸?chǎng)區(qū)時(shí)，E=，解得u=2gl＋U2B2d2＋qUm
9．如圖12所示，
圖12
在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一與磁感線垂直且水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的擺線，拉一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的擺球．試求擺球向左通過(guò)最低位置時(shí)繩上的拉力F.
答案3mg＋qB2gL
解析由題意得
F－F洛－mg＝mv2L①
mgL＝12mv2②
F洛＝qvB③
由①②③聯(lián)立得F＝3mg＋Bq2gL
10．如圖13所示，
圖13
a、b是兩個(gè)電荷量相等的異種點(diǎn)電荷，其中a帶正電，b帶負(fù)電，其連線的中心為O，MN是中垂線，兩電荷的連線與中垂線處于同一平面，均在紙面內(nèi)，加一磁場(chǎng)后，一正電荷P能以速度v0沿中垂線MN運(yùn)動(dòng)，試確定所加磁場(chǎng)的方向及磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)．(不計(jì)重力)
答案見(jiàn)解析
解析正電荷P能沿直線MN運(yùn)動(dòng)，電荷P所受的靜電力與洛倫茲力平衡，即合力為零，由靜電力的方向及分布特點(diǎn)確定洛倫茲力的方向及磁場(chǎng)的方向和分布特點(diǎn)．
由點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布特點(diǎn)，兩電荷在中垂線MN處的電場(chǎng)方向與MN直線垂直，方向向下，其場(chǎng)強(qiáng)E為O點(diǎn)最強(qiáng)，向左、向右對(duì)稱并隨距離增加場(chǎng)強(qiáng)減弱．故電荷在MN直線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的靜電力方向與MN垂直并向下，大小變化是在O點(diǎn)時(shí)最大，向左、向右對(duì)稱并隨距離增大靜電力減?。?br> 由于靜電力向下，故洛倫茲力向上并與靜電力平衡，所以磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)E的分布有相同的規(guī)律．即O點(diǎn)最強(qiáng)，向左、向右對(duì)稱分布，并隨距離增加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小．
第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
要點(diǎn)一帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡
1．圓心的確定
帶電粒子進(jìn)入一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)后的軌跡是一段圓弧，如何確定圓心是解決問(wèn)題的前提，也是解題的關(guān)鍵．
首先，應(yīng)有一個(gè)最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線上．
在實(shí)際問(wèn)題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法：
(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖3－6－2所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．
圖3－6－2
圖3－6－3

(2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖3－6－3所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．
2．半徑的確定和計(jì)算(如圖3－6－4所示)
圖3－6－4
利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)．并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：
(1)粒子速度的偏向角(φ)等于回旋角(α)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖3－6－4)，即φ＝α＝2θ＝ωt.
(2)相對(duì)的弦切角(θ)相等，與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ)，即θ＋θ′＝180°.
3．運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所
對(duì)應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：t＝α360°T或(t＝α2πT)．
要點(diǎn)二回旋加速器的工作原理
回旋加速器的工作原理如圖3－6－5所示．放在A0處的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以某一速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓A0A1到達(dá)A1時(shí)，我們?cè)贏1A1′處設(shè)置一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在A1A1′處受到一次電場(chǎng)的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．我們知道，粒子的軌跡半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著增大了的圓周運(yùn)動(dòng)．又經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓弧A1′A2′到達(dá)A2′時(shí)，我們?cè)贏2′A2處設(shè)置一個(gè)向下的電場(chǎng)，使粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到v2.如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A1A1′、A3A3′等處時(shí)都使它受到一個(gè)向上電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A2′A2、A4′A4等處時(shí)都使它受到一個(gè)向下電場(chǎng)的加速，那么，粒子將沿著圖示的螺線回旋下去，速率將一步一步地增大．
圖3－6－5

電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的區(qū)別有哪些？
所謂“電偏轉(zhuǎn)”與“磁偏轉(zhuǎn)”是分別利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷施加作用，從而控制其運(yùn)動(dòng)方向，但電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用特點(diǎn)不同，因此這兩種偏轉(zhuǎn)有明顯的差別.
磁偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)
受力特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律若v⊥B，則洛倫茲力F洛＝qvB，使粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，v的方向變化，又導(dǎo)致F洛的方向變化，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可由r＝mvqB和T＝2πmqB進(jìn)行描述.
F電為恒力，粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可由vx＝v0，x＝v0t，vy＝qEmt，y＝12qEmt2進(jìn)行描述．

偏轉(zhuǎn)情況粒子的運(yùn)動(dòng)方向能夠偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，θB＝ωt＝vrt＝qBmt，且相等時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度相等.粒子運(yùn)動(dòng)方向所能偏轉(zhuǎn)的角度θEπ2，且相等時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度不同．

動(dòng)能的變化由于F洛始終不做功，所以其動(dòng)能保持不變.由于F電與粒子速度的夾角越來(lái)越小，所以其動(dòng)能不斷增大，并且增大得越來(lái)越快.
一、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
【例1】月球“勘探者號(hào)”空間探測(cè)器，
圖3－6－6
運(yùn)用最新科技手段對(duì)月球進(jìn)行近距離勘探，在月球重力分布、磁場(chǎng)分布及元素測(cè)定方面取得最新成果．月球上的磁場(chǎng)極其微弱，探測(cè)器通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)電子在月球磁場(chǎng)中軌跡來(lái)推算磁場(chǎng)強(qiáng)弱的分布，如圖3－6－6是探測(cè)器通過(guò)月球a、b、c、d位置(a軌跡恰為一個(gè)半圓)．設(shè)電子速率相同，且與磁場(chǎng)方向垂直．據(jù)此可判斷磁場(chǎng)最弱的是哪個(gè)位置．已知圖中照片是邊長(zhǎng)為20cm的正方形，電子比荷為1.8×1011C/kg，速率為90m/s，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？
答案d5.0×10－9T
解析由于電子速率相同，其軌道半徑r＝mv/Bq，與B的強(qiáng)弱有關(guān)系．又因?yàn)閞d＞rc＞rb＞ra，所以d點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小(磁場(chǎng)最弱)．對(duì)a的圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，必須滿足條件：Bqv＝mv2/r從而求得B＝mv/qr＝5.0×10－9T
二、回旋加速器
【例2】回旋加速器中，隨著粒子的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快，也許粒子走過(guò)半圓的時(shí)間間隔越來(lái)越短，這樣兩盒間電勢(shì)差的正負(fù)變換就要越來(lái)越快，從而造成技術(shù)上的一個(gè)難題．實(shí)際情況是這樣嗎？
答案見(jiàn)解析
解析不是這樣．回旋加速器中，兩D形盒盒縫寬度遠(yuǎn)小于盒半徑，粒子通過(guò)盒縫的時(shí)間就可以忽略，這樣粒子走過(guò)半圓的時(shí)間間隔為粒子運(yùn)動(dòng)周期的一半，即Δt＝T2＝122πmqB＝πmqB，與粒子運(yùn)動(dòng)的速率無(wú)關(guān)，因此，只要使所加交變電場(chǎng)的周期與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同(T＝2πmqB)，就可以保證粒子每經(jīng)過(guò)盒縫時(shí)都正好趕上合適的電場(chǎng)方向而被加速.

1.運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他作用)可能做()
A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．勻速直線運(yùn)動(dòng)
C．勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．平拋運(yùn)動(dòng)
答案AB
2．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則()
A．粒子的速率加倍，周期減半
B．粒子速率不變，軌道半徑減半
C．粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4
D．粒子速率不變，周期減半
答案BD
3．試根據(jù)回旋加速器構(gòu)造及工作原理回答下列問(wèn)題．
(1)D形金屬扁盒的作用是什么？
(2)在加速區(qū)有沒(méi)有磁場(chǎng)？若有，對(duì)帶電粒子的加速有沒(méi)有影響？
答案(1)D形金屬扁盒的主要作用是起到靜電平衡作用，使得盒內(nèi)空間的電場(chǎng)極弱，這樣就可以使運(yùn)動(dòng)的粒子只受洛倫茲力的作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
(2)在加速區(qū)域也存在磁場(chǎng)，但由于加速區(qū)域內(nèi)距離很小，磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速過(guò)程的影響也很小，所以，可以忽略磁場(chǎng)的影響．
4．質(zhì)譜儀是用來(lái)測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的裝置，
圖3－6－7
如圖3－6－7所示，電容器兩極板相距為d，兩板間的電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，一束電荷量相同的帶正電的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過(guò)電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間的距離為x，粒子所帶電荷量為q，如不計(jì)重力．求：
(1)粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2時(shí)的速度v為多少？
(2)打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差Δm為多少？
答案(1)UdB1(2)qB1B2dx2U
解析(1)粒子在電容器中做直線運(yùn)動(dòng)，故qUd＝qvB1，得v＝UdB1.
(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則打在a處的粒子的軌道半徑R1＝m1vqB2，打在b處的粒子的軌道半徑R2＝m2vqB2，又x＝2R1－2R2，解得Δm＝m1－m2＝qB1B2dx2U.

題型一帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
如圖1所示為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．在以O(shè)為圓心，OH為對(duì)稱軸，夾角為2α的扇形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．對(duì)稱于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點(diǎn)和收集點(diǎn)．CM垂直磁場(chǎng)左邊界于M，且OM＝d.現(xiàn)有一正離子束以小發(fā)散角(紙面內(nèi))從C射出，這些離子在CM方向上的分速度均為v0.若該離子束中比荷為qm的離子都能匯聚到D，試求：
圖1
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向(提示：可考慮沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象)．
(2)離子沿與CM成θ角的直線CN進(jìn)入磁場(chǎng)，其軌道半徑和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．
思維步步高如何判斷帶電粒子的受力方向？帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑和d的關(guān)系是什么？離子沿與CM成θ角的直線CN進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角是多少？如何把這個(gè)圓心角和周期聯(lián)系起來(lái)？
解析(1)設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R.由qv0B＝mv20R，R＝d，得B＝mv0qd，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．
(2)設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為v，在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R′，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t.如圖分析有：
得，
方法一：設(shè)弧長(zhǎng)為s
，s=2(θ+α)×R′
方法二：離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=
答案(1)mv0qd垂直紙面向外(2)
粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的常見(jiàn)問(wèn)題：①粒子圓心的確定，根據(jù)半徑一定過(guò)圓心，并且半徑和運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以入射速度和出射速度的垂線或者入射點(diǎn)和出射點(diǎn)連線的中垂線即為半徑．②粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于在磁場(chǎng)中的圓心角和圓周角的比值和周期的乘積.
題型二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置，極板間加有空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，變化規(guī)律分別如圖2甲、乙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向)．在t＝0時(shí)刻由負(fù)極板釋放一個(gè)初速度為零的帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)．若電場(chǎng)強(qiáng)度E0、磁感應(yīng)強(qiáng)度B0、粒子的比荷qm均已知，且t0＝2πmqB0，兩板間距h＝10π2mE0qB20.
圖2
(1)求粒子在0～t0時(shí)間內(nèi)的位移大小與極板間距h的比值．
(2)求粒子在極板間做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑(用h表示)．
思維步步高電場(chǎng)和磁場(chǎng)分時(shí)間段存在，則在電場(chǎng)存在的時(shí)間內(nèi)粒子做什么運(yùn)動(dòng)？在磁場(chǎng)存在時(shí)粒子做什么運(yùn)動(dòng)？在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的第一段時(shí)間內(nèi)的末速度是多少？當(dāng)磁場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和周期有什么關(guān)系？在第二段電場(chǎng)存在的時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的位移是多少？是否需要考慮板的寬度？粒子能否始終加速下去？
解析(1)設(shè)粒子在0～t0時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為x1
x1＝12at20①
a＝qE0m②
又已知t0＝2πmqB0，h＝10π2mE0qB20
聯(lián)立①②式解得
x1h＝15③
(2)粒子在t0～2t0時(shí)間內(nèi)只受洛倫茲力作用，且速度與磁場(chǎng)方向垂直，所以粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)運(yùn)動(dòng)速度大小為v1，軌道半徑為R1，周期為T，則
v1＝at0④
qv1B0＝mv21R1⑤
聯(lián)立④⑤式得
R1＝h5π⑥
又T＝2πmqB0⑦
即粒子在t0～2t0時(shí)間內(nèi)恰好完成一個(gè)周期的圓周運(yùn)動(dòng)．在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)，粒子做初速度為v1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)位移大小為x2
x2＝v1t0＋12at20⑧
解得x2＝35h⑨
由于x1＋x2h，所以粒子在3t0～4t0時(shí)間內(nèi)繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v2，半徑為R2
v2＝v1＋at0⑩
qv2B0＝mv22R2
解得R2＝2h5π
由于，粒子恰好又完成一個(gè)周期的圓周運(yùn)動(dòng)．在4～5時(shí)間內(nèi)，粒子運(yùn)動(dòng)到正極板(如右圖所示)．因此粒子運(yùn)動(dòng)的最大半徑
答案(1)(2)
復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題是高考的重點(diǎn)內(nèi)容之一，具有難度大、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)．解決問(wèn)題的方法是認(rèn)真對(duì)粒子的受力情況和初狀態(tài)進(jìn)行分析，確定其運(yùn)動(dòng)的軌跡．如果是電場(chǎng)和磁場(chǎng)分時(shí)間段存在和分區(qū)域存在的問(wèn)題，應(yīng)該注意時(shí)間的連接處或場(chǎng)區(qū)的連接處粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變情況.
一、選擇題
1.
圖3
一電子與質(zhì)子速度相同，都從O點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，則圖3中畫出的四段圓弧，哪兩個(gè)是電子和質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的可能軌跡()
A．a(chǎn)是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，d是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
B．b是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，c是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
C．c是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，b是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
D．d是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，a是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
答案C
2.
圖4
一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面，在xOy平面上，磁場(chǎng)分布在以O(shè)為圓心的一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)．一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，由原點(diǎn)O開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，初速度為v，方向沿x軸正方向．后來(lái)，粒子經(jīng)過(guò)y軸上的P點(diǎn)，如圖4所示．不計(jì)重力的影響，粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度方向可能是圖中箭頭表示的()
A．只有箭頭a、b是可能的
B．只有箭頭b、c是可能的
C．只有箭頭c是可能的
D．箭頭a、b、c、d都是可能的
答案C
3．如圖5所示，
圖5
在xOy平面內(nèi)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿x軸正向，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于xOy平面向里．一電子在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向保持不變．則電子的運(yùn)動(dòng)方向沿()
A．x軸正向
B．x軸負(fù)向
C．y軸正向
D．y軸負(fù)向
答案C
解析電子受靜電力方向一定水平向左，所以需要受向右磁場(chǎng)力才能勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則進(jìn)行判斷可得電子應(yīng)沿y軸正向運(yùn)動(dòng)．
4．如圖6所示，
圖6
某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒從a點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()
A．微粒一定帶負(fù)電
B．微粒的動(dòng)能一定減小
C．微粒的電勢(shì)能一定增加
D．微粒的機(jī)械能一定增加
答案AD
解析微粒進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后沿直線ab運(yùn)動(dòng)，則微粒受到的合力或者為零，或者合力方向在ab直線上(垂直于運(yùn)動(dòng)方向的合力仍為零)．若微粒所受合力不為零，則必然做變速運(yùn)動(dòng)，由于速度的變化會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力變化，則微粒在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的合力不再為零，微粒就不能沿直線運(yùn)動(dòng)，因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若微粒帶正電，則受力分析如下圖甲所示，合力不可能為零，故微粒一定帶負(fù)電，受力分析如圖乙所示，故A正確，B錯(cuò)；靜電力做正功，微粒電勢(shì)能減小，機(jī)械能增大，故C錯(cuò)，D正確．

5.
圖7
回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖7所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是()
A．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)的加速電壓
B．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
C．減小狹縫間的距離
D．增大D形金屬盒的半徑
答案BD
解析經(jīng)回旋加速器加速后粒子獲得的動(dòng)能E＝q2B2R22m，可以看出要增大粒子射出時(shí)的動(dòng)能就要增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，增大D形金屬盒的半徑，故B、D正確；增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓，減小狹縫間的距離都不會(huì)改變粒子飛出時(shí)的動(dòng)能，只是改變了每次加速的動(dòng)能變化量，故A、C錯(cuò)誤．
6．如圖8是某離子速度選擇器的原理示意圖，
圖8
在一半徑R＝10cm的圓柱形筒內(nèi)有B＝1×10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線．在圓柱形筒上某一直徑兩端開(kāi)有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔．現(xiàn)有一束比荷為qm＝2×1011C/kg的正離子，以不同角度α入射，最后有不同速度的離子束射出．其中入射角α＝30°，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是()
A．4×105m/sB．2×105m/s
C．4×106m/sD．2×106m/s
答案C
7．如圖9所示
圖9
是粒子速度選擇器的原理示意圖，如果粒子所具有的速率v＝EB，那么()
A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)
B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)
C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)
D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)
答案AC
二、計(jì)算論述題
8．如圖10所示，
圖10
一束電子流以速度v通過(guò)一處于矩形空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，速度方向與磁感線垂直．且平行于矩形空間的其中一邊，矩形空間邊長(zhǎng)為3a和a，電子剛好從矩形的相對(duì)的兩個(gè)頂點(diǎn)間通過(guò)，求電子在磁場(chǎng)中的飛行時(shí)間．
答案2a3v
解析根據(jù)題意可知圓心應(yīng)在AB延長(zhǎng)線上，設(shè)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則有
r2＝(r－a)2＋(3a)2，得r＝2a
在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)圓心角為60°，所以
t＝T6＝2π2av6＝2a3v.
9．質(zhì)譜儀原理如圖11所示，a為粒子加速器，電壓為U1，b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m，電荷量為＋e的粒子(不計(jì)重力)經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求：
圖11
(1)粒子的速度v.
(2)速度選擇器的電壓U2.
(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R.
答案(1)2eU1m(2)B1d2eU1m(3)1B22mU1e
解析根據(jù)動(dòng)能定理可求出速度v，據(jù)靜電力和洛倫茲力相等可得到U2，再據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可求得半徑．
(1)在a中，粒子被加速電場(chǎng)U1加速，由動(dòng)能定理有
eU1＝12mv2
得v＝2eU1m
(2)在b中，粒子受的靜電力和洛倫茲力大小相等，即
eU2d＝evB1
代入v值得U2＝B1d2eU1m
(3)在c中，粒子受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R＝mvB2e，代入v值得R＝1B22U1me
10．如圖12所示，AB間存在方向與豎直成45°角斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，BC間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2，AB間距為0.2m，BC間距為0.1m，C為熒光屏．質(zhì)量m＝1.0×10－3kg，電荷量q＝＋1.0×10－2C的帶電粒子由a點(diǎn)靜止釋放，恰好沿水平方向經(jīng)過(guò)b點(diǎn)到達(dá)熒光屏的O點(diǎn)．若在BC間再加方向垂直紙面向外、大小B＝1.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子經(jīng)b點(diǎn)偏轉(zhuǎn)到達(dá)熒光屏的O′點(diǎn)(未畫出)．取g＝10m/s2，求：
(1)E1的大小．
(2)加上磁場(chǎng)后，粒子由b點(diǎn)到O′點(diǎn)電勢(shì)能的變化量．
圖12
答案(1)1.4V/m(2)2.7×10－4J
解析
(1)粒子在AB間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，受力如右圖所示，
qcos45°=mg
V/m=1.4V/m
(2)由動(dòng)能定理得：
=2m/s
加磁場(chǎng)前粒子在BC間作勻速直線運(yùn)動(dòng)
則有q=mg
加磁場(chǎng)后粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖．
由洛倫茲力提供向心力得
，R==0.2m
設(shè)偏轉(zhuǎn)距離為y，由幾何關(guān)系得：
y=2.7×m
W=-qy=-mgy=-2.7×J
即電勢(shì)能變化了2.7×J

《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ)，幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？小編經(jīng)過(guò)搜集和處理，為您提供《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿

各位評(píng)委、各位老師：

大家好！

我叫XXX，來(lái)自XX市XX中學(xué)。

一、教材分析

我說(shuō)課的題目是“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力”選自2007年人教版物理選修3-1第三章“磁場(chǎng)”第五節(jié)的內(nèi)容，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一；本章講述磁場(chǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)，它是高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)，本節(jié)的主要內(nèi)容是什么是洛侖茲力、洛倫茲力的方向判定和大小的計(jì)算。它是在安培力基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成新的知識(shí)點(diǎn)，又是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的知識(shí)準(zhǔn)備，而通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，還可以提高學(xué)生的分析、推理和推導(dǎo)能力，發(fā)展他們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。安培力的學(xué)習(xí)，是本課新知識(shí)學(xué)習(xí)的必備基礎(chǔ)。學(xué)生經(jīng)過(guò)前面學(xué)習(xí)發(fā)展的空間想象能力是學(xué)習(xí)洛侖茲力方向的能力基礎(chǔ)。而本節(jié)還要應(yīng)用電學(xué)中學(xué)過(guò)的電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式，及電場(chǎng)力的知識(shí)；另外還要應(yīng)用高一平衡狀態(tài)知識(shí)。對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力要求很高。此外演示實(shí)驗(yàn)直接使學(xué)生參與到探究知識(shí)的過(guò)程，體驗(yàn)學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

為了提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，從三維目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生，根據(jù)新課改精神，結(jié)合新課標(biāo)提出以下教學(xué)目標(biāo)：

1．知識(shí)與技能

1）知道什么是洛倫茲力。

2）利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。

3）知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程。

4）掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

5）了解電視機(jī)顯像管的工作原理。

2．過(guò)程與方法

1）通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

2）通過(guò)洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。

3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀

讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”

三、重點(diǎn)難點(diǎn)

1、教學(xué)重點(diǎn)

1）利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。

2）掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

2、教學(xué)難點(diǎn)

1）利用F安＝BIL和I＝nqvS推導(dǎo)出洛侖茲力的公式F洛＝qvB。

2）洛倫茲力方向的判斷。

四、教學(xué)方法

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，重在啟發(fā)思維，教學(xué)方法讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生感受到磁場(chǎng)可以使運(yùn)動(dòng)的電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象分析原因，使學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的樂(lè)趣，使學(xué)生全面了解教材。因此，這節(jié)課可采用綜合運(yùn)用直觀演示、講授、討論等手段多種教學(xué)方法。在教學(xué)中，加強(qiáng)師生間的雙向互動(dòng)環(huán)節(jié)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思維。

五、學(xué)習(xí)方法

學(xué)生是課堂的主體，現(xiàn)代教育更重視在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的學(xué)法指導(dǎo)，本節(jié)課教學(xué)過(guò)程中要注意以安培力的知識(shí)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說(shuō)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用理解。在實(shí)驗(yàn)中找出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的規(guī)律。巧用提問(wèn)，評(píng)價(jià)激活學(xué)生的積極性調(diào)動(dòng)起課堂活躍氣氛，讓學(xué)生在輕松，自主，討論的學(xué)習(xí)環(huán)境下完成學(xué)習(xí)任務(wù)。最后讓學(xué)生自由發(fā)言，舉出生活中一些有關(guān)洛侖茲力應(yīng)用的例子，做到，在從實(shí)踐到理論，從理論到實(shí)踐。

六、教學(xué)程序

從以上分析，教學(xué)中以了解、學(xué)習(xí)研究物理問(wèn)題的方法為基礎(chǔ)，掌握知識(shí)為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點(diǎn)突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)程序如下：

1、新課導(dǎo)入（這部分教學(xué)大約需要3、4分鐘）

（復(fù)習(xí)提問(wèn)）前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面提出問(wèn)題：

（1）判定安培力的方向和計(jì)算安培力的大??？學(xué)生自由回答

（2）電流是如何形成的？學(xué)生自由回答，

（3）磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，大家會(huì)想到什么？啟發(fā)學(xué)生體驗(yàn)思考，讓學(xué)生的思維進(jìn)入新課的軌道。

2、新課教學(xué)（這部分教學(xué)大約需30分鐘）
由此我們就會(huì)想到：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說(shuō)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用。

從演示實(shí)驗(yàn)中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實(shí)驗(yàn)證明了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力．

（一）洛侖茲力的方向

根據(jù)左手定則確定安培力方向的辦法，遷移到用左手定則判定洛侖茲力的方向，特別要注意四指應(yīng)指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動(dòng)的反方向，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，洛侖茲力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直．

（二）洛侖茲力的大小

根據(jù)通電導(dǎo)線所受安培力的大小F＝BIL，結(jié)合導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式I＝nqvs，讓學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)的方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛侖茲力大小F＝qvB，如果粒子運(yùn)動(dòng)方向不與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，設(shè)夾角為θ，同學(xué)們可根據(jù)今天所學(xué)內(nèi)容推導(dǎo)出它受的洛侖茲力大小和方向嗎？同學(xué)們分組展開(kāi)討論，最后得出結(jié)論F＝qvBsinθ。當(dāng)帶電粒子平行磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．請(qǐng)同學(xué)們思考，洛侖茲力會(huì)改變帶電粒子速度大小嗎？洛侖茲力對(duì)帶電粒子是否做功？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。

（二）電視顯像管的工作原理

引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，通過(guò)與學(xué)生互動(dòng)交流的方式得出電視顯像管的工作原理

3、鞏固與練習(xí)

為使學(xué)生所學(xué)知識(shí)具有穩(wěn)定性，并使知識(shí)順利遷移，在本節(jié)課上安排5～8分鐘的時(shí)間進(jìn)行鞏固和練習(xí)，具體做法是：先留2分鐘時(shí)間讓學(xué)生回顧一下課本和黑板上的知識(shí)內(nèi)容，接著做幾個(gè)練習(xí)，然后評(píng)講。

4、課堂小結(jié)

對(duì)本節(jié)課所學(xué)的主要知識(shí)做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的印象

5、布置作業(yè)

完成P98“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書(shū)面完成第3、4題。

在以上設(shè)計(jì)中，我力求“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念，積極倡導(dǎo)“自主探究”的學(xué)習(xí)方式，落實(shí)以學(xué)生為主體地位，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。當(dāng)然實(shí)際教學(xué)中，還要根據(jù)學(xué)生的需要和課堂上的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)活動(dòng)，不斷反思和總結(jié)。在此，還請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)、同行提出寶貴意見(jiàn)，謝謝大家。

祝大家身體健康，工作順利！

高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)

高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容是在上一節(jié)安培力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成的新的知識(shí)點(diǎn)。重在讓學(xué)生理解什么是洛倫茲力、并掌握洛倫茲力的方向判斷和大小的計(jì)算。它也是后續(xù)學(xué)習(xí)《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》的知識(shí)基礎(chǔ)。
本課教材在提出洛倫茲力的概念后，重在引導(dǎo)學(xué)生由安培力的方向和大小得出洛倫茲力的方向和大小，這種通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛倫茲力的方向，再由安培力表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式的過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會(huì)，一定要讓學(xué)生都參與進(jìn)來(lái)。
二、學(xué)情分析
知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》一節(jié)，知道如何判斷安培力的方向以及如何計(jì)算安培力的大小。但對(duì)于安培力產(chǎn)生的原因，卻還不甚清楚。
技能基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備一定的邏輯推理分析能力，因此本節(jié)課可以引導(dǎo)學(xué)生思考安培力的產(chǎn)生原因，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引入探究式學(xué)習(xí)。
三、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.
2、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程.
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功.
5、了解電視顯像管的工作原理
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)觀察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，借助洛倫茲力與安培力的關(guān)系，猜想并驗(yàn)證洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷；通過(guò)思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、分析、推理，培養(yǎng)科學(xué)思維和研究方法。認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。
四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn)：1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.
2.掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))，是本章的重點(diǎn)
難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功.
2.洛倫茲力方向的判斷.
五、教學(xué)資源
電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體課件
六、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
根據(jù)對(duì)本節(jié)教材內(nèi)容的分析，結(jié)合學(xué)情和相關(guān)教學(xué)資源，本節(jié)課以“情景問(wèn)題高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)猜想高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用鞏固”的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
課前通過(guò)觀看“極光美景”視頻，引出本節(jié)主題。然后借助“陰極射線管”演示實(shí)驗(yàn)指出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課中借助安培力的方向，讓學(xué)生通過(guò)猜想加驗(yàn)證的方式，學(xué)習(xí)并掌握洛倫茲力方向的判定方法，并進(jìn)一步得出安培力與洛倫茲力的內(nèi)在關(guān)系；借助安培力大小的計(jì)算公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的計(jì)算公式。最后通過(guò)練習(xí)加深對(duì)洛倫茲力的理解，并回答引入部分提出的問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程中，以演示實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，圍繞難點(diǎn)“洛倫茲力的方向”的理解，通過(guò)情景轉(zhuǎn)換，老師引領(lǐng)、學(xué)生動(dòng)手，同學(xué)互動(dòng)，師生互動(dòng)的方式，讓學(xué)生感受，體驗(yàn)知識(shí)的生成過(guò)程。
七、教學(xué)過(guò)程：
（一）引入
視頻欣賞：天文現(xiàn)象——極光
提問(wèn)：為什么極光只出現(xiàn)在南北兩極呢？
引導(dǎo)：解開(kāi)此謎題的鑰匙就是，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律。
［演示實(shí)驗(yàn)］觀察磁場(chǎng)陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
［教師］說(shuō)明電子射線管的原理：
說(shuō)明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用來(lái)在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。
提示：
1、沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，接通高壓電源可以觀察到什么現(xiàn)象。
2、光束實(shí)質(zhì)上是什么？
3、若在電子束的路徑上加磁場(chǎng)，可以觀察到什么現(xiàn)象？
4、改變磁場(chǎng)的方向，通過(guò)觀查從而判斷運(yùn)動(dòng)的電子在各個(gè)方向磁場(chǎng)中的受力方向。
［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。
［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用.------引出新課
（二）新課講解
1、物理學(xué)中把磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力稱為洛倫茲力。（展示洛倫茲介紹資料）
2、提問(wèn)：如何探究洛侖茲力呢？
引導(dǎo)學(xué)生思考：
1）、電流怎么形成的？
2）、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，兩者間有何關(guān)聯(lián)？
進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中為什么會(huì)受力？得出安培力與洛倫茲力的關(guān)系。
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
【說(shuō)明】可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通電的導(dǎo)線沒(méi)有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力的積累效果。即，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
3、提問(wèn)：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么，你們覺(jué)得可以如何探究洛倫茲力呢？
回答：借助對(duì)安培力的認(rèn)識(shí)，探究洛倫茲力。
（1）提問(wèn)：具體怎么探究呢，比如方向？
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)回答：左手定則
學(xué)生說(shuō)明猜想理由：
1如圖，判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏希覉D安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳拢?br> ②.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）
③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.）
④.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想：（回顧陰極射線管實(shí)驗(yàn)）猜想正確！
洛倫茲力方向的判斷——左手定則
伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向.
【要使學(xué)生明確】：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。
［投影出示練習(xí)題］試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)方向。
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
［學(xué)生解答］
最后，通過(guò)“思考與討論”，說(shuō)明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子總是不做功的。
（2）、洛倫茲力的大小
現(xiàn)在我們來(lái)研究一下洛倫茲力的大小.通過(guò)下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。
設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，求：
（1）電流強(qiáng)度I。
（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。
（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。
（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力。
得出洛倫茲力的計(jì)算公式：當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)（高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)）：高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
問(wèn)題:若帶電粒子不垂直射入磁場(chǎng),粒子受到的洛倫茲力又如何呢?
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析:可將磁場(chǎng)分解（類比安培力公式得出方式）得出結(jié)論
當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成θ時(shí)（v∥B）F=qvBsinθ
上兩式各量的單位：F為牛（N），q為庫(kù)倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T）
4、課堂練習(xí)
1、電子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它受到的洛倫茲力是多大?（4.8×10-14N）
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)2、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管,若不計(jì)重力,則()
A．帶電粒子速度大小改變
B．帶電粒子速度方向改變
C．帶電粒子速度大小不變
D．帶電粒子速度方向不變
（答案：CD）
3、電荷量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()
A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同
B．如果把＋q改為-q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小方向不變
C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)D．粒子的速度一定變化
（答案：B）
4、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將()
A．豎直向下沿直線射向地面
B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)
D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)（答案：B）通過(guò)本題進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生作圖分析：為什么極光只出現(xiàn)在地球的兩極？（與課前引入相呼應(yīng)）
5、.電視顯像管的工作原理
（1）原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理
（2）構(gòu)造：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用）
在條件允許的情況下，可以讓學(xué)生觀察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說(shuō)明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。
再通過(guò)“思考與討論”，讓學(xué)生弄清相關(guān)問(wèn)題。進(jìn)而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。
最后讓學(xué)生回憶“示波管的原理”，通過(guò)對(duì)比看看二者的差異。
（三）對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié)
（四）作業(yè)布置
（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容
(2)完成“問(wèn)題與練習(xí)”
八、板書(shū)設(shè)計(jì)第5節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》
一．洛倫茲力
1、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
2、洛倫茲力的方向：左手定則
F⊥vF⊥B
3、洛倫茲力大?。篎洛=qVBsinθ
V⊥BF洛=qVB
V∥BF洛=0
4、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變力的大小，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功
二．電視顯像管的工作原理
1.原理
2.構(gòu)造
九、教學(xué)反思
本節(jié)課利用極光這一神奇的自然現(xiàn)象，通過(guò)陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引入新課，新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極大地吸引了學(xué)生的興趣，明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象使學(xué)生很容易總結(jié)出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。通過(guò)電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，推導(dǎo)出倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，由此可以借助安培力來(lái)探究洛倫茲力的大小和方向。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)，這種與生活聯(lián)系緊密的物理知識(shí)，能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的熱愛(ài)，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)物理知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)從物理走向生活的教學(xué)理念。
通過(guò)課堂練習(xí)反饋，發(fā)現(xiàn)本課難點(diǎn)在于如何讓學(xué)生發(fā)揮空間想象能力，判斷洛倫茲力的方向。需要在課后加強(qiáng)練習(xí)。