第一篇：磁場對運動電荷的作用(教案)

磁場對運動電荷的作用力

鄱陽縣第二中學：*** ★新課標要求

（一）知識與技能

1、知道什么是洛倫茲力，理解安培力和洛倫茲力的關系。

2、知道洛倫茲力產生條件，會用左手定則判定洛倫茲力的方向。

3、知道洛倫茲力大小的推理過程。

4、應用公式F=qvBsinθ解答有關問題。

5、應用洛倫茲力有關知識解釋生產生活中有關的一些問題。

（二）過程與方法

通過洛倫茲力大小的推導過程進一步培養學生的分析推理能力。

（三）情感、態度與價值觀

讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法：“對比—推理—假設—實驗驗證”

★教學重點

1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。

2、掌握進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。

★教學難點

1、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。

2、洛倫茲力方向的判斷。

★教學方法

實驗觀察法、講述法、分析推理法

★教學用具：

電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片

★教學過程

（一）引入新課：同學們，我們首先來觀看一下神奇而有美麗的極光。播放《美麗的極光》影片。

師：你們知道極光一般出現在什么地方嗎？ 生：兩極等高緯度地區。

師：為什么極光不能在赤道等低緯度地區出現呢？ 生：學生好奇。

師：我們通過這一節課的學習就將知道為什么極光這美麗而又神秘的面紗，這就是磁場對運動電荷的作用力（板書標題）

一、洛倫茲力（板書）

師：我們在上一節中學習了磁場對通電導線的作用力，即安培力的大小和方向。生：大小F?qvBsin?，方向：左手定則

師：磁場對通電的導線才有作用力，那么這個作用就與電流有關，那么電流是如何形成的呢？

生：電荷的定向移動形成的

師：由上述的兩個問題你可以想到什么？

生：磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷的作用力的宏觀表現，也就是說磁場可能對運動電荷有力的作用。

師：很好。磁場對運動電荷究竟有沒有作用力，我們口說無憑，能否通過實驗來驗證一下呢？

實驗驗證

師：要驗證磁場對運動電荷是否有作用力，我們不僅需要一個磁場（展示蹄形磁鐵），還需要運動電荷。那么運動電荷怎么得到呢？

展示：陰極射線管（結合視頻材料）

介紹：陰極射線管的玻璃管內已經抽成真空，當左右兩個電極按標簽上的極性接上高壓電源時，陰極會發射電子。在電場的加速下飛向陽極，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的軌跡。

演示：沒有磁場時電子束是一條直線。用一個蹄性磁鐵在電子束的路徑上加磁場，嘗試不同方向的磁場對電子束徑跡的不同影響，直至出現電子束在磁場中偏轉。

結論：磁場對運動電荷的確有作用力，我們把這一個作用力命名為洛倫茲力。（板書）運動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

二：洛侖茲力的方向（板書）

師：作為一種力，洛倫茲力是有方向的，那么，我們怎樣來確定它的方向呢？ 引導學生：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現，那么洛倫茲力的方向是不是可以根據安培力的方向判斷方法來判斷呢？

生：可以，因為運動的電荷可看成等效電流。

師：很好，我們知道電流的方向是:規定正電荷移動的方向規定為電流的方向，那么正電荷所受力的方向就應該與電流的所受力的方向一樣。那么我們怎么判斷呢？

生：用左手定則判斷

正電荷運動的方向與電流的方向相同，負電荷運動的方向與電流的方向相反。總結：（板書）

1.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。

2.負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。深化

師：剛才，我們在判定洛倫茲的方向時，我們注意到電荷運動方向、磁場的方向、洛倫茲力的方向具有三維關系。為了幫助同學們更好地把握它們之間的關系，下面我們運用三維圖再來分析一下洛倫茲力和電荷運動方向、磁場方向的關系。

師：甲圖我們可以用左手定則判斷，乙圖中磁場方向與電荷運動方向不垂直時，怎么辦？ 生：分解速度?（結合動畫）

師：通過這兩幅三維圖，你能總結一下F、B、V三者之間的方向關系？ 生：F與B始終垂直、F與V始終垂直，而B與V不一定垂直。（板書）練習

師：試判斷帶電粒子剛進入磁場時所受到的洛倫茲力的方向。

三：洛侖茲力的大小（板書）1．問題

師：剛才我們研究了洛倫茲力的方向，那么洛倫茲力大小等于多少呢？ 2．思路

師：我們能否根據已有的知識，從理論上進行推導呢？ 生：根據安培力和洛倫茲力的關系。3．建模

師：這就需要我們建立一個模型。而模型的建立，我們總是選擇簡單的，所以： 磁場：勻強磁場

電流：通以恒定電流的直導線，并與磁場垂直

設有一段長為L，橫截面積為S的直導線，單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求

（1）通電導線中的電流（2）通電導線所受的安培力（3）這段導線內的自由電荷數（4）每個電荷所受的洛倫茲力

選擇具有代表性的同學，把他的推導過程用實物投影儀展示到大屏幕上，再請這位同學簡敘推導過程。

最后總結：(板書)

Q?nqSv t通電導線所受的安培力F安?BIL?BnqSvL 通電導線中的電流I?這段導線內的自由電荷數N?nSL 每個電荷所受的洛倫茲力F?qvB

師：我們剛剛推導出的公式F?qvB的適用條件是什么？

生：當電荷q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力F?qvB 推廣：

師：當運動電荷的方向與磁場的方向夾角為?時，電荷所受的洛倫茲力怎么求？ 生：分解速度…

結合動畫分析，得出結論：F?qvBsin? 例題：某帶電粒子的電量為q?10場中，求它受到的洛倫茲力F多大？

四：洛倫茲力的特點：

1．洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面． 2．洛倫茲力對電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小． 應用 1.電視機實驗

介紹：電視機屏幕要顯示出圖象，必須要有電子打到熒光屏的各個地方上。那么，電子從哪里來呢？顯象管的電子槍能產生大量的高速運動的電子──電子束。但是電子都沿同一個方向運動，有什么辦法可以使電子打到熒光屏的各個地方呢？

生：加一水平的偏轉磁場。

思考：該怎么加才能使電子打到熒光屏上的A點呢？若要打到B點呢？若要使電子打到熒光屏的位置從B點逐漸向A點移動呢？

生：向外、向內、向內減弱至向外增強。

師：這樣，在電視機屏幕上就有光點從左邊移動到右邊，這在電視技術中叫做行掃描。但是，實際的電視應該電子束打到熒光屏的整個面，而不是一條線，我們該怎么辦呢？

生：加一豎直的偏轉磁場。

師：這在電視技術中叫做場掃描。如果場掃描和行掃描同時進行，想象一下，光點的運動情況會是怎么樣的呢？

動畫：掃描（場掃描：50場/秒，所以我們感到整個熒光屏都在發光）

?14C,以速率v?106m/s射入B?10?2T的勻強磁

2．極光現象

問題：極光是來自太陽的高能粒子進入大氣后，與大氣發生作用而產生的。為什么在赤道卻從來沒有它的身影呢？

生：解釋垂直射向赤道（向東偏轉）和兩極（長驅直入）的正電荷，并得出結論。師：至于有的時候高緯度地區也有極光出現，有興趣的同學課后可以通過上網等方式查閱。地磁場使得在赤道等低緯度地區沒有極光的身影，這的確是一種遺憾，但是，也正因為地磁場的存在，使我們人類的生產生活免遭宇宙高能粒子的傷害。

師：現在，我們明白了上課開始時那個美麗有神秘的極光現象嗎？

板書設計：

磁場對運動電荷的作用 一 磁場對運動電荷的作用力

運動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現。二 洛倫茲力的方向──左手定則 三 洛侖茲力的大小

1、當運動電荷q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力F?qvB

2、當運動電荷的方向與磁場的方向夾角為?時，我們可以分解速度，它所受的洛侖茲力F?qvBsin?

四 洛倫茲力的特點

1．洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面． 2．洛倫茲力對電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小．

第二篇：磁場對運動電荷的作用教案

教學目標

知識目標

1、知道什么是洛侖茲力，知道電荷運動方向與磁場方向平行時，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運動方向與磁場方向垂直時，電荷受到的洛侖茲力最大，2、會用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．

能力目標

由通電電流所受安培力推導出帶電粒子受磁場作用的洛侖茲力的過程，培養學生的遷移能力． 情感目標

通過本節教學，培養學生科學研究的方法論思想：即“推理——假設——實驗驗證”．

教學建議 教材分析

本節的重點是洛倫滋力的大小和它的方向，在引導學生由安培力的概念得出洛倫滋力的概念后，讓學生深入理解洛倫滋力，學習用左手定則判斷洛倫滋力的方向，注意強調：磁場對運動電荷有作用力，磁場對靜止電荷卻沒有作用力． 教法建議

在教學中需要注意教師與學生的互動性，教師先復習導入，通過實驗驗證洛侖茲力的存在，然后啟發指導學生自己推導公式

．理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點電荷所受電場大小、方向的區別．具體的建議是：

1、教師通過演示實驗法引入，復習提問法導出公式 式的應用．，類比電場辦法掌握公

2、學生認真觀察實驗、思考原因，在教師指導下自己推導，類比理解掌握公式．

教學設計方案

磁場對運

動電荷作用

一、素質教育目標

（一）知識教學點

1、知道什么是洛侖茲力，知道電荷運動方向與磁場方向平行時，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運動方向與磁場方向垂直時，電荷受到的洛侖茲力最大，2、會用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．

（二）能力訓練點

由通電電流所受安培力推導出帶電粒子受磁場作用的洛侖茲力的過程，培養學生的遷移能力．

（三）德育滲透點

通過本節教學，培養學生進行“推理——假設——實驗驗證”的科學研究的方法論教育．

（四）美育滲透點

注意營造師生感情平等交流的氛圍，用優美的語音感染學生．在平等自由的審美情境中，使師生的感情達到共鳴，從而培養學生的審美情感．

二、學法引導

1、教師通過演示實驗法引入，復習提問法導出公式 的應用。，類比電場辦法掌握公式

2、學生認真觀察實驗、思考原因，在教師指導下自己推導，類比理解掌握公式。

三、重點·難點·疑點及解決辦法

1、重點

洛侖茲力的大小

和它的方向。

2、難點

用左手定則判斷洛侖茲力的方向。

3、疑點

磁場對運動電荷有作用力，磁場對靜止電荷卻沒有作用力。

4、解決辦法

引導和啟發學生由安培力的概念得出洛侖茲力的概念，使學生深入理解洛侖茲力的大小和方向。

四、課時安排

1課時

五、教具學具準備

陰極射線 發射器，蹄形磁鐵。

六、師生互動活動設計

教師先復習導入，通過實驗驗證洛侖茲力的存在，然后啟發指導學生自己推導公式

。理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點電荷所受電場大小、方向的區別。

七、教學步驟

（一）明確目標（略）

（二）整體感知

本節教學講述磁場對運動電荷的作用力，首先通過演示實驗表明磁場對運動電荷有作用力，然后由通電導線受磁場力 的概念。

（三）重點、難點的學習與目標完成過程

1、理論探索

推導出洛侖茲力的大小和方向，重點掌握洛侖茲力

前面我們學習了磁場對通電導線有力的作用，若導線無電流，安培力為零。由此我們就會想到：磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷上的力的宏觀表現，也就是說磁場對運動電荷可能有力的作用。

2、實驗驗證

從演示實驗中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場中發生偏轉，即實驗證明了磁場對運動電荷有力的作用，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，特別要注意四指應指向正電荷的運動方向；若為負電荷，則四指指向運動的反方向，帶電粒子在磁場中運動過程中，洛侖茲力方向始終與運動方向垂直．請同學們思考，洛侖茲力會改變帶電粒子速度大小嗎？討論：洛侖茲力對帶電粒子是否做功？

4、洛侖茲力的大小

根據通電導線所受安培力的大小，結合導體中電流的微觀表達式，讓學生推導出：當帶電粒子垂直于磁場的方向上運動時所受洛侖茲力大小，當帶電粒子平行磁場方向運動時，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場中運動所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運動狀態有關．

運動電荷在磁場中受洛侖茲力作用，運動狀態會發生變化，其運動方向會發生偏轉．高能的宇宙射線的大部分不能射到地球上，就是地磁場對射線中的帶電粒子的洛侖茲力改變了其運動方向，對地球上的生物起著保護作用．

（四）思維、擴展

本節課我們學習了洛侖茲力的概念．我們知道帶電粒子平行磁場運動或靜止時，都不受磁場力的作用，帶電粒子垂直磁場運動時，所受洛侖茲力的大小，方向和磁場方向、運動方向互相街．可用左手定則判斷（舉例練習用左手定則判斷洛侖茲力的方向．）

如果粒子運動方向不與磁場方向垂直時，同學們可根據今天所學內容推導出它受的洛侖茲力大小和方向嗎？

八、布置作業

1、P152（1）（2）（3）

九、板書設計

四、磁場對運動電荷的作用

一、磁場對運動電荷的作用力——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

1、洛侖茲力對運動電荷不做功，不會改變電荷運動的速率。

2、洛侖茲力的大小和方向都與帶電粒子運動狀態有關

《磁場對運動電荷的作用力》教學設計

安徽省碭山中學物理組 周分工

一、教學目標

（一）知識與技能

1．知道什么是洛侖茲力，會用左手定則判定洛侖茲力方向，會計算洛倫茲力大小。

2．由安培力大小推導運動電荷所受的洛侖茲力大小，培養學生的遷移能力。

（二）過程與方法

1．通過復習安培力方向，電流與電荷運動方向的關系，猜想洛倫茲方向，再利用實驗加以探究驗證，使學生對安培力和洛倫茲力有統一認識。

2．通過復習安培力大小，電流微觀表達式，理論推導洛倫茲力大小，讓學生意識到安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

3．通過思考討論的方式認識洛倫茲力的作用效果。

（三）情感態度與價值觀

1．通過實驗探究培養學生科學分析的習慣，即“假設──推理──實驗驗證”。

2．從安培力的角度研究洛倫茲力的方向、大小，使其學生建立宏觀、微觀的概念，感受物理規律的統一美。

二、教學重點、難點：洛倫滋力的大小和方向

三、教具：高壓感應圈，陰極射線管，條形磁鐵等

四、教學過程

1．習題導入

習題：如圖1，電子束水平向右從小磁針上方飛過，試判斷小磁針

極如何偏轉？

通過此題引導學生體會：

（1）“運動的電荷”可等效成“電流”，且等效電流方向與正電荷運動方向相同，與負電荷運動方向相反。

（2）運動電荷如同電流一樣，可在周圍產生磁場。

師：磁場對電流有安培力作用，“運動的電荷”可等效成“電流”，容易想到：磁場對“運動電荷”有無力的作用？（讓學生短時間思考猜測）

2．實驗探究

師：介紹實驗裝置 高壓圈 陰極射線管

演示：不加磁場時，電子不受力，作直線運動，如圖2；拿一條形磁鐵靠近玻璃管，運動的電子處在磁場中，觀察發生的現象，如圖

3圖2 圖3

生：電子發生了偏轉

師：這說明了什么？

生：磁場對運動的電子有力的作用

師：磁場對運動電荷確實有力的作用。荷蘭物理學家洛倫茲首先提出：運動電荷能產生磁場；磁場對運動電荷有力的作用。物理學上把磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力．

教師引導學生：認識一種新的力應研究它的三要素。

3．洛倫茲力方向的判斷

回憶安培力方向判斷方法──左手定則內容，結合習題結論：等效電流方向與正電荷運動方向相同，與負電荷運動方向相反，引導學生猜測：洛倫茲力方向也可用左手定則判斷。磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向，拇指指應為洛倫茲力方向

實驗驗證：如圖4，讓條形磁鐵的N極正對電子束，觀察電子偏轉方向，與用左手定則判斷的結果一致；如圖5，讓S極正對電子束，重復驗證。

圖4 圖5

總結歸納：洛倫茲力方向由左手定則判定。磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向，那么拇指的指向就是洛倫茲力的方向。

嘗試應用：試判斷圖6中帶電粒子剛進入磁場時所受洛倫茲力的方向

4．洛倫茲力大小的計算

圖6

如圖7，大量電荷定向移動形成電流，把電流垂直放入磁場中，每一個運動電荷都要受到洛倫茲力，這些洛倫茲力的集體（宏觀）表現就是安培力。

引導學生回答下列問題：

（1）若圖7中的一段導線內有（（2）若圖7中導線長設為，電流設為，磁感應強度為（（3）每個自由電荷的電量為，圖7中的總電量

為多少？（）），導線所受安培力多大？）

個自由電荷，則安培力與洛倫茲大小有什么關系？

電荷定向移動的速率為，這些電量全部從

通過，用時多少？（）

電流如何表達？（師：根據上述條件，能否推導出

生：

師：上述推導中與）的計算式？

在方向有什么要求？

生：電荷運動方向應當與磁場方向垂直。

總結：當電荷運動方向與磁場垂直時：、練習2．電子的速率、，上述各物理量的單位分別為：、,沿著與磁場垂直的方向射入的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？電子的質量，它受到的重力是多大？，通過此題一方面讓學生熟悉洛倫茲力的公式，另一方面讓學體會分析演示實驗時，重力可以忽略的原因。

師：當電荷的運動方向與磁場方向平行時，是否受洛倫茲力呢？

生：不受，因為前節已證明當通電導體和磁場平行時，磁場對導體沒有作用力。

總結：當電荷運動方向與磁場方向平行時，受到的洛侖茲力等于零；當電荷運動方向與磁場方向垂直時，受到的洛侖茲力

思考討論：當電荷運動方向與磁場方向成角時，受到的洛倫茲力多大？（提示：分解速度或磁感應強度）

5．洛倫茲力作用效果

討論：洛倫茲力方向與電荷運動方向有何關系？

洛倫茲是否對電荷做功？

洛倫茲力對電荷速度大小、方向有何影響？

6．結課，布置作業。

第三篇：《磁場對運動電荷的作用》教案1

《磁場對運動電荷的作用》教案

一、教學目標

1．通過實驗掌握左手定則，并能熟練地用左手定則判斷磁場對運動電荷的作用力——洛侖茲力的方向。

2．理解安培力是洛侖茲力的宏觀表現。

3．根據磁場對電流的作用和電流強度的知識推導洛侖茲力的公式f=Bqv，并掌握該公式的適用條件。

二、重點、難點分析

1．重點是洛侖茲力方向的判斷方法左手定則和洛侖茲力大小計算公式的推導和應用。2．因電荷有正、負兩種，在用左手定則判斷不同的電荷受到的洛侖茲力方向時，要強調四指所指方向應是正電荷的運動方向或負電荷運動的反方向。

三、教具

(學生電源或蓄電池)、陰極射線管，蹄形永久磁鐵、導線若干。

四、主要教學過程

(一)引入新課

1．設問：我們已經掌握了磁場對電流存在力的作用、安培力的產生條件和計算方法，那么磁場對運動電荷是否也有力的作用呢？

2．實驗：

改變。

(二)教學過程設計 1．洛侖茲力(板書)

2．洛侖茲力產生的條件(板書)

q≠0，電荷運動速度v≠0，磁場相對運動電荷速度的垂直分量B⊥≠0，三個條件必須同時具備。在這里教師進一步強調，當運動電荷垂直進入磁場時受到磁場力的作用最大，教材只要求學生掌握這種情況。

3．洛侖茲力方向的判斷：(板書)學找出一種判斷方法。也可聯系安培力方向的判斷推理確定洛侖茲力方向的判斷方法——左手定則。

4.顯象管的工作原理 應用左手定則判斷

(三)小結

q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它受到的洛侖茲力f=Bqv。洛侖茲力的方向由左手定則來判斷。

第四篇：專題16：磁場對運動電荷的作用 測試題

專題16：磁場對帶電粒子的作用（洛倫磁力）

一、帶電粒子在邊界磁場中的運動問題

1．如圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強磁場，比荷相同的兩個粒子沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出，則()不定項

A．從P射出的粒子速度大

B．從Q射出的粒子速度大

C．從P射出的粒子，在磁場中運動的時間長

D．兩粒子在磁場中運動的時間一樣長

解析：作出各自的軌跡如圖所示，根據圓周運動特點知，分別從P、Q點射出時，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點射出時，半徑R1

2．如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應強度為的勻強磁場．一帶負電的粒子從原點O以與x軸成30°角斜向上射入磁場，且在上方運動半徑為R.則()

A．粒子經偏轉一定能回到原點O

B．粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為2∶1

C．粒子完成一次周期性運動的時間為

D．粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸前進3R

解析：由r＝可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為1∶2，所以B項錯誤；粒子完成一次周期性運動的時間t＝T1＋T2＝＋＝，所以C項錯誤；粒子第二次射入x軸上方磁場時沿x軸前進l＝R＋2R＝3R，則粒子經偏轉不能回到原點O，所以A項不正確，D項正確．

答案：D

3．如圖所示，平行直線aa′與bb′間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B.現分別在aa′上某兩點射入帶正電粒子M和N，M、N的初速度方向不同，但與aa′的夾角都為θ，兩粒子都恰不能越過界線bb′.兩粒子的質量均為m，電荷量均為q，兩粒子從射入到bb′的時間分別為t1和t2，則下列說法錯誤的是()

C．M粒子的初速度大于N粒子的初速度

D．M粒子的軌跡半徑大于N粒子的軌跡半徑

解析：對兩種情況分別作出軌跡可看出兩粒子在磁場中完成的圓弧所對的圓心角之和恰好是180°，則t1＋t2＝，A選項正確，B選項錯誤．從作出的圖可看出RM>RN，由R＝知vM>vN，所以選項C、D均正確．

答案：B

4．如右圖所示為圓柱形區域的橫截面，在該區域加沿圓柱軸線方向的勻強磁場．帶電粒子(不計重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場區域時，速度方向偏轉60°角；該帶電粒子第二次以速度v2從同一點沿同一方向入射，粒子飛出磁場區域時，速度方向偏轉90°角．則帶電粒子第一次和第二次在磁場中運動的()

A．半徑之比為1∶

B．速度之比為1∶

C．時間之比為2∶3

D．時間之比為3∶2

答案：

C

5．如圖所示，在某空間實驗室中，有兩個靠在一起的等大的圓柱形區域，分別存在著等大反向的勻強磁場，磁感應強度B＝0.10

T，磁場區域半徑r＝

m，左側區圓心為O1，磁場向里，右側區圓心為O2，磁場向外．兩區域切點為C.今有質量m＝3.2×10－26

kg.帶電荷量q＝1.6×10－19

C的某種離子，從左側區邊緣的A點以速度v＝106

m/s正對O1的方向垂直磁場射入，它將穿越C點后再從右側區穿出．求：

(1)該離子通過兩磁場區域所用的時間．

(2)離子離開右側區域的出射點偏離最初入射方向的側移距離為多大？(側移距離指垂直初速度方向上移動的距離)

解析：(1)離子在磁場中做勻速圓周運動，在左右兩區域的運動軌跡是對稱的，如右圖，設軌跡半徑為R，圓周運動的周期為T.由牛頓第二定律

又：

聯立①②得：

T＝

將已知代入③得R＝2

m⑤

由軌跡圖知：tan

θ＝

則全段軌跡運動時間：

聯立④⑥并代入已知得：

(2)在圖中過O2向AO1作垂線，聯立軌跡對稱關系側移總距離d＝2rsin

2θ＝2

m.6．如圖所示，三個半徑分別為R、2R、6R的同心圓將空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區域，其中圓形區域Ⅰ和環形區域Ⅲ內有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度分別為B和B/2

.一個質子從區域Ⅰ邊界上的A點以速度v沿半徑方向射入磁場，經磁場偏轉恰好從區域Ⅰ邊界上的C點飛出，AO垂直CO，則關于質子的運動，下列說法正確的是

A．質子最終將離開區域Ⅲ在區域Ⅳ勻速運動

B．質子最終將一直在區域Ⅲ內做勻速圓周運動

C．質子能夠回到初始點A，且周而復始的運動

D．質子能夠回到初始點A，且回到初始點前，在區域Ⅲ中運動的時間是在區域Ⅰ中運動時間的3倍

解析：根據題意，質子在Ⅰ區做圓周運動的半徑是R，且R＝mv/Bq，質子轉過的圓心角是90°，從C點離開Ⅰ區在Ⅱ中做勻速直線運動，然后進入Ⅲ區，在Ⅲ區質子的軌道半徑為r＝mv/(Bq/2)＝2R，作出質子運動的軌跡圖象

可以判斷出質子在Ⅲ區轉過的圓心角為270°，速度方向與AO這條線重合，質子回到A點，然后周而復始的運動，A、B兩項錯，C項對；質子在Ⅰ區運動的時間為t1＝T1/4＝2πm/Bq×1/4＝πm/2Bq，t2＝3T2/4＝4πm/Bq×3/4＝3πm/Bq，t2＝6t1，D項錯．

答案：C

7．如圖所示，在半徑為R的圓形區域內，有勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直于圓平面(未畫出)．一群比荷為的負離子體以相同速率v0(較大)，由P點在紙平面內向不同方向射入磁場中發生偏轉后，又飛出磁場，則下列說法正確的是(不計重力)()

A．離子飛出磁場時的動能一定相等

B．離子在磁場中運動半徑一定不相等

C．由Q點飛出的離子在磁場中運動的時間最長

D．沿PQ方向射入的離子飛出時偏轉角最大

解析：射入磁場的粒子比荷相等，但質量不一定相等，故射入時初動能可能不等，又因為磁場對電荷的洛倫茲力不做功，故這些粒子從射入到射出動能不變，但不同粒子的動能可能不等，A項錯誤．粒子在磁場中偏轉的半徑為r＝，由于比荷和速度都相等，磁感應強度B為定值，故所有粒子的偏轉半徑都相等，B錯誤．同時各粒子在磁場中做圓周運動的周期T＝，也相等，根據幾何規律：圓內，較長的弦對應較大的圓心角，所以從Q點射出的粒子偏轉角最大，在磁場內運動的時間最長，C對．沿PQ方向射入的粒子不可能從Q點射出，故偏角不最大，D錯，選C.二、帶電體在洛倫磁力作用下的運動問題

對帶電體在洛倫茲力作用下運動問題的分析思路：

1．確定研究對象，并對其進行受力分析．

2．根據物體受力情況和運動情況確定每一個運動過程所適用的規律．(力學規律均適用)

總之解決這類問題的方法與純力學問題一樣，無非多了一個洛倫茲力．要特別注意洛倫茲力不做功．

8．如圖所示，在磁感應強度為B的水平勻強磁場中，有一足夠長的絕緣細棒OO′在豎直面內垂直于磁場方向放置，細棒與水平面夾角為α.一質量為m帶電荷量為＋q的圓環A套在OO′棒上，圓環與棒間的動摩擦因數為μ，且μ

α.現讓圓環A由靜止開始下滑，試問圓環在下滑過程中：

(1)圓環A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時的速度為多大？

(2)圓環A能夠達到的最大速度為多大？

解析：(1)由于μ

α，所以環將由靜止開始沿棒下滑．環A沿棒運動的速度為v1時，受到重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力FN1和摩擦力Ff1＝μFN1.根據牛頓第二定律，對圓環A沿棒的方向：mgsin

α－Ff1＝ma，垂直棒的方向：FN1＋qv1B＝mgcos

α，所以當Ff1＝0(即FN1＝0)時，a有最大值am，且am＝gsin

α，此時qv1B＝mgcos

α，解得：v1＝

(2)設當環A的速度達到最大值vm時，環受桿的彈力為FN2，摩擦力為Ff2＝μFN2.此時應有a＝0，即mgsin

α＝Ff2，在垂直桿方向上：FN2＋mgcos

α＝qvmB，解得：vm＝

答案：見解析

9．如圖所示，下端封閉、上端開口，高h＝5

m、內壁光滑的細玻璃管豎直放置，管底有一質量m＝10

g、電荷量q＝0.2

C的小球．整個裝置以v＝5

m/s的速度沿垂直于磁場方向進入B＝0.2

T、方向垂直紙面向里的勻強磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端管口飛出．取g＝10

m/s2.求：

(1)小球的帶電性．

(2)小球在管中運動的時間．

(3)小球在管內運動過程中增加的機械能．

解析：(1)小球受洛倫茲力方向向上，故小球帶正電．

(2)小球的實際運動速度可分解為水平方向的速度v和豎直方向的速度vy.與兩個分速度對應的洛倫茲力的分力分別是豎直方向的Fy和水平方向的Fx.其中，豎直方向的洛倫茲力Fy＝qvB不變，在豎直方向上由牛頓第二定律得：qvB－mg＝ma.又有h＝at2，解得t＝1

s.(3)小球飛出管口時，豎直方向的速度為：vy＝at.則小球飛出管口的合速度為：v合＝，動能增量，重力勢能的增量ΔEp＝mgh.解上述各式得機械能增加量為ΔEk＋ΔEp＝1

J.答案：(1)帶正電(2)1

s(3)1

J

10．如圖所示為一個質量為m、電荷量為＋q的圓環，可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中，現給圓環向右的初速度v0，在以后的運動過程中，圓環運動的速度圖象可能是下圖中的()

A．①②

B．③④

C．①④

D．②④

解析：給圓環向右的初速度v0，圓環運動有三種可能性，若Bv0q＝mg時，圓環做勻速直線運動，故①正確．若v>v0時，圓環與桿下邊有摩擦力作用，摩擦力逐漸減小，運動加速度逐漸減小，最終為零，Bvq＝mg時，圓環做勻速直線運動，故④正確．若v

答案：C

第五篇：高中物理《磁場對運動電荷的作用力》教案

高中物理《磁場對運動電荷的作用力》教案轉載

選修3-1第三章

3．5 磁場對運動電荷的作用

一、教材分析

洛侖茲力的方向是重點，實驗結合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達式推導出洛侖茲力的表達式的過程是培養學生邏輯思維能力的好機會，一定要讓全體學生都參與這一過程。

二、教學目標：

（一）知識與技能

1、理解洛倫茲力對粒子不做功.2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運動.3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題.知道質譜儀的工作原理。

4、知道回旋加速器的基本構造、工作原理、及用途。

（二）過程與方法

通過綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復合場（電場、磁場）中的問題.培養學生的分析推理能力.（三）情感態度與價值觀

通過對本節的學習，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創新歷程。

三、教學重點難點

重點：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關問題.難點：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動.四、學情分析

本節是安培力的延續，又是后面學習帶電體在磁場中運動的基礎，還是力學分析中重要的一部分。學好本節，對以后力學綜合中涉及洛倫茲力的分析，對利用功能關系解力學問題，有很大的幫助。

五、教學方法

實驗觀察法、邏輯推理法、講解法

六、課前準備

1、學生的準備：認真預習課本及學案內容

2、教師的準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案 演示實驗

七、課時安排： 1課時

八、教學過程

（一）預習檢查、總結疑惑

（二）情景引入、展示目標

前面我們學習了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：（1）如圖，判定安培力的方向

若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導線長L=10 cm，I=1 A。求：導線所受的安培力大小？（2）電流是如何形成的？ 電荷的定向移動形成電流。

磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么？ 這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的宏觀表現。［演示實驗］用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。如圖3.5-1 說明電子射線管的原理：

從陰極發射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。

實驗現象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發現電子束運動軌跡發生了彎曲。

分析得出結論：磁場對運動電荷有作用。

（三）合作探究、精講點播

1、洛倫茲力的方向和大小

運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲力的宏觀表現。

方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，大拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。

如果運動的是負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負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入磁場時所受的洛倫茲力的方向。

甲 乙 丙 丁

下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關系。如圖所示。結論：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

若有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的磁場中。

這段導體所受的安培力為 F安=BIL 電流強度I的微觀表達式為 I=nqSv 這段導體中含有自由電荷數為 N=nLS。

安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導體中含有的自由電荷數為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為

當運動電荷的速度v方向與磁感應強度B的方向不垂直時，設夾角為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為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）思考與討論：

同學們討論一下帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？ 教師引導學生分析得：

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，所以洛倫茲力對電荷不做功。思考：

2、電子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？

3、、來自宇宙的質子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質子在進入地球周圍的空間時，將_______ A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對于預定地面向東偏轉 C．相對于預定點稍向西偏轉 D．相對于預定點稍向北偏轉

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，偏轉磁場應該沿什么方向？ 垂直紙面向外（2）要是電子打在B點，偏轉磁場應該沿什么方向？ 垂直紙面向里（3）要是電子打從A點向B點逐漸移動，偏轉磁場應該怎樣變化？ 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。學生閱讀教材，進一步了解顯像管的工作過程。

（四）反思總結、當堂檢測

（五）發導學案、布置作業

完成P103“問題與練習”第1、2、5題。書面完成第3、4題。

九、板書設計

1、洛倫茲力的方向：左手定則

2、洛倫茲力的大小：

3、電視顯像管的工作原理

十、教學反思

“思考與討論”在課堂上可組織學生開展小組討論，根據線索的實際情況靈活鋪設臺階，讓不同層次的學生在討論中有比較深刻的感受，然后通過交流發言得出正確結論。

臨清三中—物理—朱廣明—盛淑貞 選修3-1第三章

3．5 磁場對運動電荷的作用 課前預習學案

一、預習目標

1、知道什么是洛倫茲力。

2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。

3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。

4、了解電視機顯像管的工作原理。

二、預習內容

1．運動電荷在磁場中受到的作用力，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，或負電荷運動的，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．洛倫茲力對運動電荷，不會 電荷運動的速率。

5．顯像管中使電子束偏轉的磁場是由兩對線圈產生的,叫做偏轉線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉線圈做成。

三、提出疑惑 課內探究學案

一、學習目標

1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。

2、掌握洛倫茲力大小的推理過程。

3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。

二、學習過程

例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時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，則這些電子在進入地球周圍的空間時，將（）A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對于預定地面向東偏轉 C．相對于預定點稍向西偏轉 D．相對于預定點稍向北偏轉

解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負電，根據左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西。故C項正確

例3：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，若小帶電體的質量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應該（）A．使B的數值增大

B．使磁場以速率 v＝mgqB，向上移動 C．使磁場以速率v＝mgqB，向右移動 D．使磁場以速率v＝mgqB，向左移動

解答：為使小球對平面無壓力，則應使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，靜止電荷在磁場里不受洛倫茲力，A不可能；磁場向上移動相當于電荷向下運動，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動，等同于電荷以速率v向左運動，此時洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對；磁場以V向左移動，等同于電荷以速率v向右運動，此時洛倫茲力向上。當 qvB＝mg時，帶電體對絕緣水平面無壓力，則v＝mgqB，選項 D正確。

三、反思總結

四、當堂檢測

1.一個電子穿過某一空間而未發生偏轉，則（）A．此空間一定不存在磁場 B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場 C．此空間可能有磁場，方向與電子速度垂直 D．以上說法都不對

2.一束帶電粒子沿水平方向飛過靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時小磁針的南極向西偏轉，則這束帶電粒子可能是

（）A．由北向南飛行的正離子束

B．由南向北飛行的正離子束 C．由北向南飛行的負離子束

D．由南向北飛行的負離子束

3.電子以速度v0垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，則

（）A．磁場對電子的作用力始終不做功 B．磁場對電子的作用力始終不變 C．電子的動能始終不變 D．電子的動量始終不變

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，空間有磁感應強度為B，方向豎直向上的勻強磁場，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經過磁場時不偏轉（不計重力），則在磁場區域內必須同時存在一個勻強電場，這個電場的場強大小與方向應是

（）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 課后練習與提高

1．有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是

（）A．電荷在磁場中一定受磁場力的作用 B．電荷在電場中一定受電場力的作用 C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致

D．電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直

2．如果運動電荷在磁場中運動時除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運動可能是

（）A．勻速圓周運動 B．勻變速直線運動 C．變加速曲線運動 D．勻變速曲線運動

3．電子束以一定的初速度沿軸線進入螺線管內，螺線管中通以方向隨時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．勻速直線運動

B．勻速圓周運動 C．加速減速交替的運動

D．來回振動

4．帶電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動,下面說法中正確的是

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,磁場方向一定與電荷運動方向垂直

D．粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運動

5．如圖，是電視機的像管的結構示意圖,熒光屏平面位于坐標平面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.構成了顯像管的“電子槍”。如果沒有其他力作用,從電子槍發射出的高速電子將做勻速直線運動打到坐標原O使熒光屏的正中間出現一個亮點。當在顯像管的管頸處的較小區域(圖中B部分)加沿z方向的磁場(偏轉磁場),亮點將偏離原點0而打在x軸上的某一點,偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應強度B。為使熒光屏上出現沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運動)，偏轉磁場的磁感應強度隨時間變化的規律是圖中

（）

6．如圖所示，帶電小球在勻強磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內側來回往復運動，它向左或向右運動通過最低點時

（）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

7．兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質量之比為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．1：1

C．1：D．1：4

選修3-1第三章

3．5 磁場對運動電荷的作用答案 預習內容 1． 洛倫茲力．

2． 垂直穿入 正電荷運動 反方向 洛倫茲力 3． F＝qvBsinθ 4． 不做功 改變 5． 馬鞍形 當堂檢測

1、B；

2、AD；

3、Ａ、C；

4、C；

5、C； 課后練習與提高

1、ＢＤ

2、ＡＣ

3、Ａ

4、ＢＤ

5、Ａ

6、B

7、C