5第五节：磁场对运动电荷的作用（推荐）_磁场对运动电荷的作用

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高二物理教案

西北师大附中 白景曦

第五节 磁场对运动电荷的作用

白景曦

（西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070）

摘要

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力；洛伦兹力的大小：fqvBsin，洛伦兹力的方向由左手定则确定。

关键词：洛伦兹力

左手定则

特点

引言

磁场对电流有力的作用，什么是电流呢？电荷的定向移动就形成电流，于是我猜想：磁场对运动的电荷肯定有力的作用，磁场对电流的作用力其实就是磁场对每个电荷的作用力的合力。我的猜想是否正确呢？本节课我们就来研究磁场对运动电荷的作用。

第1课时：洛伦兹力的大小和方向

新课教学：

实验：磁场对运动电荷有力的作用 装置：电子管、蹄形磁铁

现象：不加磁场电子束沿直线运动；加磁场电子束发生偏转。

结论：磁场对运动电荷有力的作用

一、洛伦兹力

1.什么是洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的方向如何确定呢？

分析：我们知道磁场对电流的作用力用左手定则来判断，磁场对运动电荷的作用力当然可以用左手定则来判断。怎么判断呢？

2.方向

（1）左手定则：伸出左手，让四指和拇指垂直并且在同一个平面内，让磁感线垂直

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穿过手心，四肢指向正电荷的运动方向，拇指所指为正电荷所受洛伦兹力的方向；或四指指向负电荷运动方向的反方向，拇指所指为负电荷所受洛伦兹力的方向。

练习：判断电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力的大小与哪些因素有关，有什么关系呢？ 3.大小

我们猜想过：安培力就是各个运动电荷所受洛伦兹力的合力，因此我们可以根据安培力的大小来研究洛伦兹力的大小。

设置情境：如图所示，一段长L，横截面积为S的导线垂直放入磁感应强度为B匀强磁场中。若已知导线中单位体积内有n个电荷，每个电荷的带电量为q，导线中通电流I时，电荷运动的平均速率为v。求每个电荷所受洛伦兹力为多大？

解析：

根据FBIL，InqvS，得

FB(nqvS)L

每个电荷所受洛伦兹力：fFnLSqvB 现在我们会计算洛伦兹力的大小了没有？会了，怎么计算呢？fqvB；我说不对，为什么呢？

这个规律是在电荷的运动方向与磁场方向垂直的条件下得到的。（1）当vB时，fqvB；（2）当v//B时，f0；

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（3）当v与B成角（图示），fqvBsin。

练习2：电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？

解析：f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N

练习3： 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）

A.竖直向下沿直线射向地面

C.相对于预定点稍向西偏转

B.相对于预定地面向东偏转 D.相对于预定点稍向北偏转

选B.地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.上题中洛伦兹力会改变质子的速度大小吗？为什么？不会，因为洛伦兹力的方向始终垂直于运动电荷的运动方向。

二、洛伦兹力的特点：对运动电荷始终不做功。

三、应用：如图所示。

结论

本节课收获如下：

1.知识：（1）洛伦兹力的方向；（2）洛伦兹力的大小。2.方法：等效法

参考文献：

[1] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册教师教学用书．北京：人民教育出版社，2003.[2] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册（必修加选修）．北京：人民教育出版社，2006.高二物理教案

西北师大附中 白景曦

[3] 人民教育出版社．延边教育出版社编著．物理第二册（必修加选修）教案．吉林：延边教育出版社，2008.[4] 马兰刚著．物理第二册（必修加选修）教案．甘肃：未来教育出版社，待版．

[5] 杜鸿宝著．高二物理教案．甘肃：未来教育出版社，（等待出版）．