第1篇：高中物理《洛倫茲力的應(yīng)用》教學(xué)教案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】洛倫茲力、圓周運(yùn)動(dòng)、圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】確定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心

【知識(shí)要點(diǎn)】

一、基礎(chǔ)知識(shí)：

1、洛侖茲力

叫洛侖茲力。通電導(dǎo)線所受到的安培力實(shí)際上是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的洛侖茲力的。

2、洛侖茲力的方向

用左手定則判定。應(yīng)用左手定則要注意：

（1）判定負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)所受洛侖茲力的方向，應(yīng)使四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的方向。

（2）洛侖茲力的方向總是既垂直于又垂直于，即總是垂直于所決定的平面。但在這個(gè)平面內(nèi)電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向卻不一定垂直，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，應(yīng)用左手定則不可能使四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向的同時(shí)讓磁感線垂直穿入手心，這時(shí)只要磁感線從手心穿入即可。

3、洛侖茲力的大小

f=，其中是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。

（1）當(dāng)=90°，即v的方向與b的方向垂直時(shí)，f=，這種情況下洛侖茲力。

（2）當(dāng)=0°，即v的方向與b的方向平行時(shí)，f=最小。

（3）當(dāng)v=0，即電荷與磁場(chǎng)無相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，f=，表明了一個(gè)重要結(jié)論：磁場(chǎng)只對(duì)相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電荷有作用力，而對(duì)相對(duì)磁場(chǎng)靜止的電荷沒有作用力。

4、如何確立帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間？

（1）圓心的確定。因?yàn)槁鍌惼澚�f指向圓心，根據(jù)f⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上任意兩點(diǎn)（一般是*入和*出磁場(chǎng)的兩點(diǎn)）的f的方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心。

（2）半徑的確定和計(jì)算。圓心找到以后，自然就有了半徑（一般是利用粒子入、出磁場(chǎng)時(shí)的半徑）。半徑的計(jì)算一般是利用幾何知識(shí)，常用解三角形的方法及圓心角等于圓弧上弦切角的兩倍等知識(shí)。

（3）在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定。利用圓心角與弦

切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于360°計(jì)算出圓

心角的大小，由公式t=×t可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

有時(shí)也用弧長(zhǎng)與線速度的比。

如圖所示，還應(yīng)注意到：

①速度的偏向角等于弧ab所對(duì)的圓心角。

②偏向角與弦切角的關(guān)系為：＜180°，=2；＞180°，=360°-2；

（4）注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱規(guī)律

如從同一直線邊界*入的粒子，再從這一邊*出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向*入的粒子，必沿徑向*出。

【典型例題】

例1、圖中mn表示真空室中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b。一帶電粒子從平板上狹縫o處以垂直于平板的初速v*入磁場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)平板上的p點(diǎn)。已知b、v以及p到o的距離l，不計(jì)重力，求此粒子的電荷e與質(zhì)量m之比。

解析：粒子初速v垂直于磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力而做勻速圈周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律，

有bqv=mv2/r

因粒子經(jīng)o點(diǎn)時(shí)的速度垂直于op，故op是直徑，l＝2r

由此得

例2、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量為q，以速率v垂直于屏s經(jīng)小孔o(hù)*入有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向與離子運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于紙面向里，如圖所示。如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)p點(diǎn)，則直線op與離子入*方向之間的夾角跟t的關(guān)系式如何？

解析：做出op的中垂線與os的交點(diǎn)即為離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，軌跡如圖示：

方法一：弧op對(duì)應(yīng)的圓心角①

周期t=②

運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=③

解得：④

方法二：弧op對(duì)應(yīng)的圓心角⑤

半徑為r，則qvb=⑥

弧長(zhǎng)：l=r⑦

線速度：v=⑧

解得：⑨

例3、如圖，在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直于oxy所在的紙面向外。某時(shí)刻在x=l0、y=0處，一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng)；同一時(shí)刻，在x=-l0、y=0處，一個(gè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向與磁場(chǎng)垂直。不考慮質(zhì)子與粒子的相互作用。設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e。

（1）如果質(zhì)子經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)o，它的速度為多大？

（2）如果粒子與質(zhì)子經(jīng)最短時(shí)間在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇，粒子的速度應(yīng)為何值？方向如何？

解析：①質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖示，其圓心在x=處

其半徑r1=⑴

又r1=⑵

⑶

②質(zhì)子從x=l0處至達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)o處的時(shí)間為

t=⑷

又th=⑸

⑹

粒子的周期為⑺

⑻

兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖示

由幾何關(guān)系得：⑼

又⑽

解得：

與x軸正方向的夾角為。

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1．每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙*線向地球*來，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些宇宙*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*線粒子正垂直于地面向赤道*來，（如圖，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地理北極），在地球磁場(chǎng)的作用下，它將（a）

a．向東偏轉(zhuǎn)

b．向南偏轉(zhuǎn)

c．向西偏轉(zhuǎn)

d．向北偏轉(zhuǎn)

2．圖為云室中某粒子穿過鉛板p前后的軌跡。室中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與軌跡所在平面垂直（圖中垂直于紙面向里）。由此可知此粒子（a）

a．一定帶正電

b．一定帶負(fù)電

c．不帶電

d．可能帶正電，也可能帶負(fù)電

3．如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子，從o點(diǎn)以相同的速度*入磁場(chǎng)中，*入方向均與邊界成角。若不計(jì)重力，關(guān)于正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（b）

a．運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不相同

b．重新回到邊界的速度大小和方向都相同

c．重新回到邊界的位置與o點(diǎn)距離不相同

d．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同

4．如圖，在x＞0、y＞0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度的方向垂直于xoy平面向里，大小為b�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的帶電粒子，在x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的p點(diǎn)，以平行于y軸的初速度*入此磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向*出此磁場(chǎng)。不計(jì)重力的影響。由這些條件可知（d）

a．不能確定粒子通過y軸時(shí)的位置

b．不能確定粒子速度的大小

c．不能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間

d．以上三個(gè)判斷都不對(duì)

5．一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，以速度v垂直*入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子經(jīng)過一段時(shí)間，受到的沖量大小為mv，不計(jì)重力，則這段時(shí)間可能為（cd）

a．2m/(qb)

b．m/(qb)

c．m/(3qb)

d．7m/(3qb)

6．質(zhì)子（）和粒子（）從靜止開始經(jīng)相同的電勢(shì)差加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，則這兩粒子的動(dòng)能之比ek1:ek2=，軌道半徑之比r1:r2=，周期之比t1:t2=。

1:21:；1:2

7．如圖所示，一電子以速度1.0×107m/s與x軸成30°的方向從原點(diǎn)出發(fā)，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=1t，那么圓運(yùn)動(dòng)的半徑為m，經(jīng)過時(shí)間s，第一次經(jīng)過x軸。（電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg）5.69×10-5,5.95×10-12

8．在圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為b，帶電粒子的速率均為v、帶電量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛侖茲力的大小。

f=qvbf=qvb0f=qvb

9．如圖所示一電子以速度v垂直*入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來入*方向夾角30°，則電子的質(zhì)量是。

2qbd/v

第2篇：有關(guān)《洛倫茲力的應(yīng)用》的教學(xué)反思

洛倫茲力是高考的重要考點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的要求也比較高，所以對(duì)這一節(jié)的教學(xué)要遵循循序漸進(jìn)的原則，讓學(xué)生有興趣來學(xué)。

教這一節(jié)時(shí)，首先要明確學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、知道帶電粒子垂直入*勻強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；

2、掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑公式和周期公式；

3、知道速度選擇器和質(zhì)譜儀的工作原理和計(jì)算方法；

4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造及工作原理。

其次，讓學(xué)生帶著問題閱讀課本，我設(shè)計(jì)以下問題：洛倫茲力的大小表達(dá)式、方向判斷及帶電粒子以速度平行或垂直*入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，粒子的受力情況；猜想帶電粒子垂直飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況；通過什么方法能觀察到電子的軌跡？

再次是合作探究，設(shè)計(jì)如下：

觀察洛倫茲演示儀，播放視頻。

電子*線通過充有稀有氣體的玻璃泡時(shí)，可以顯示電子的徑跡。

展示洛倫茲力演示儀，解釋工作原理。

觀察不加磁場(chǎng)時(shí)帶電粒子的軌跡，并分析成因。與學(xué)生討論帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力，方向始終與速度方向垂直，且在同一平面上。洛倫茲力在速度方向沒有分量。帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度大小不變。引導(dǎo)學(xué)生回顧勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件，對(duì)比帶電粒子運(yùn)動(dòng)的情況。勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力恰好由洛倫茲力提供。因此猜測(cè)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)圓。

圓周運(yùn)動(dòng)由運(yùn)動(dòng)周期和軌道半徑描述，從軌道半徑的角度出發(fā)，我們寫出洛倫茲力大小

表達(dá)式，以及帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力表達(dá)式。洛倫茲力提供向心力，由此得出

軌道半徑與其他物理量的關(guān)系。

然后觀察演示儀驗(yàn)*猜想。

回顧軌道半徑表達(dá)式，影響軌道半徑大小的因素包括入*速度，磁場(chǎng)強(qiáng)度，帶電粒子的質(zhì)量和帶電量。

改變?nèi)?速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度分別會(huì)如何改變軌道半徑的大��？

最后，介紹質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理。

質(zhì)譜儀工作分兩步：帶電粒子從電場(chǎng)中獲得速度；帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程。測(cè)得帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑，結(jié)合已知電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度，即可得粒子荷質(zhì)比。

從粒子的層面，進(jìn)一步深入到研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引出回旋加速器的介紹�？梢栽O(shè)計(jì)問題引導(dǎo)：1、怎樣給粒子加速；2、怎樣節(jié)省空間；3、怎樣確保加速。

最后設(shè)計(jì)了典型例題以供學(xué)生練習(xí)。

對(duì)本節(jié)課的反思：

1、對(duì)這節(jié)課的教學(xué)安排要兩節(jié)課，才能完成教學(xué)任務(wù)。

2、學(xué)生對(duì)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)已有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中遵循的規(guī)律也有一定的了解，掌握了解決問題的簡(jiǎn)單一般方法，但是對(duì)場(chǎng)的知識(shí)的綜合應(yīng)用還存在了定難度。

3、對(duì)研究粒子的現(xiàn)實(shí)意義還不夠清楚。

4、本節(jié)中涉及到的速度選擇器、質(zhì)譜儀和回旋加速器在日常生活中不常見，學(xué)生印象不深。

5、要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要多展示圖片，并反復(fù)強(qiáng)調(diào)這些儀器的工作原理極有可能出現(xiàn)的考題類型

第3篇：初中物理洛倫茲力知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

洛倫茲力左手定則將左手掌攤平，讓磁感線穿過手掌心，四指表示正電荷運(yùn)動(dòng)方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。但須注意，運(yùn)動(dòng)電荷是正的，大拇指的指向即為洛倫茲力的方向。反之，如果運(yùn)動(dòng)電荷是負(fù)的，仍用四指表示電荷運(yùn)動(dòng)方向，那么大拇指的指向的反方向?yàn)槁鍌惼澚Ψ较�。另一種對(duì)負(fù)電荷應(yīng)用左手定則的方法是認(rèn)為負(fù)電荷相當(dāng)于反向運(yùn)動(dòng)的正電荷，用四指表示負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么大拇指的指向就是洛倫茲力方

目錄

1.洛倫茲力左手定則

2.洛倫茲力公式

3.洛倫茲力和安培力

1.洛倫茲力左手定則

將左手掌攤平，讓磁感線穿過手掌心，四指表示正電荷運(yùn)動(dòng)方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。但須注意，運(yùn)動(dòng)電荷是正的，大拇指的指向即為洛倫茲力的方向。反之，如果運(yùn)動(dòng)電荷是負(fù)的，仍用四指表示電荷運(yùn)動(dòng)方向，那么大拇指的指向的反方向?yàn)槁鍌惼澚Ψ较颉?/p>

另一種對(duì)負(fù)電荷應(yīng)用左手定則的方法是認(rèn)為負(fù)電荷相當(dāng)于反向運(yùn)動(dòng)的正電荷，用四指表示負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么大拇指的指向就是洛倫茲力方向。

2.洛倫茲力公式

f＝qvb

q、v分別是點(diǎn)電荷的電量和速度；b是點(diǎn)電荷所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。v與b方向不垂直時(shí)，洛倫茲力的大小是f＝｜q｜vbsinθ，其中θ是v和b的夾角。

方程的積分形式為f=∫v(pe+j×b)dr

3.洛倫茲力和安培力

1、洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受到的力稱為洛倫茲力，即磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。荷蘭物理學(xué)家洛侖茲（1853－1928）首先提出了運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛侖茲力。

洛倫茲力的公式是f＝qvb(適用條件：磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，v與b方向垂直）。式中q、v分別是點(diǎn)電荷的電量和速度；b是點(diǎn)電荷所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。v與b方向不垂直時(shí)，洛倫茲力的大小是f＝｜q｜vbsinθ，其中θ是v和b的夾角。洛倫茲力的方向遵循左手定則。由于洛倫茲力始終垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向，所以它對(duì)電荷不作功，不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速率和動(dòng)能，只能改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向使之偏轉(zhuǎn)。

洛倫茲力既適用于宏觀電荷，也適用于微觀荷電粒子。電流元在磁場(chǎng)中所受安培力就是其中運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。導(dǎo)體回路在恒定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，使其中磁通量變化而產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)也是洛倫茲力的結(jié)果，洛倫茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力。

2、安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力通常稱為安培力，這是為了紀(jì)念安培在研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用方面的杰出貢獻(xiàn)而命名的。

大量實(shí)驗(yàn)表明，垂直于磁場(chǎng)的一段通電導(dǎo)線，在磁場(chǎng)中某處受到的安培力的大小f跟電流強(qiáng)度i和導(dǎo)線的長(zhǎng)度l的乘積成正比。即：電流為i、長(zhǎng)為l的直導(dǎo)線，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)b中受到的安培力大小為：f＝ilbsin(i，b)，電動(dòng)機(jī)的工作原理就是基于此式，其中(i，

b)為電流方向與磁場(chǎng)方向間的夾角。安培力的方向由左手定則判定。對(duì)于任意形狀的電流受非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的作用力，可把電流分解為許多段電流元i△l，每段電流元處的磁場(chǎng)b可看成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，受的安培力為△f=i△l·bsin(i，b)，把這許多安培力加起來就是整個(gè)電流受的力。

應(yīng)該注意，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向相同或相反時(shí)，即(i，b)=0或tt時(shí)，電流不受磁場(chǎng)力作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大為f=ilb。

安培力的實(shí)質(zhì)是形成電流的定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的合力。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這是從實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論。同樣，當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)不受洛倫茲力作用，也是從實(shí)驗(yàn)觀察中得知的。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，電荷的定向移動(dòng)方向也與磁場(chǎng)方向平行，所受洛倫茲力為零，它們的合力安培力也為零。

洛倫茲力不做功是因?yàn)榱Φ姆较蚺c粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，根據(jù)功的公式w=fscosα，α=90度時(shí)w=0。而安培力是與導(dǎo)線中的電流方向垂直，與導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向并不一定垂直，一般遇到的情況大多是在同一直線上的，所以安培力做功不為零。