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1、研究洛倫茲力 3.5研究洛倫茲力學(xué)案(粵教版選修3-1) 一、洛倫茲力的方向 1.__________________________稱為洛倫茲力. 2.洛倫茲力的方向用________定則來判斷:伸開____手,使大拇指跟其余四個(gè)手指_____,且處于同一________內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入手心,四指指向?yàn)開_______的方向,那么拇指所指的方向就是________所受洛倫茲力的方向.運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷在磁場中所受的洛倫茲力,方向跟沿相同方向運(yùn)動(dòng)的正電荷所受的力的方向________. 二、洛倫茲力的大小 安培
2、力可以看作是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受________的宏觀表現(xiàn),當(dāng)電荷在________的方向上運(yùn)動(dòng)時(shí),磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力f=______. 一、洛倫茲力的方向 [問題情境] 圖1 太陽發(fā)射出的帶電粒子以300~1000km/s的速度掃過太陽系,形成“太陽風(fēng)”(如圖1所示).這種巨大的輻射經(jīng)過地球時(shí),為什么不能直射地球?為什么會(huì)在地球兩極形成絢麗多彩如同夢幻般的極光? 1.什么是洛倫茲力? 2.通過課本中的演示實(shí)驗(yàn),我們得出什么結(jié)論? 3.用左手定則判斷洛倫茲力方向和用左手定則判斷安培力方向時(shí),左手的用法相同嗎?
3、 [要點(diǎn)提煉] 1.________電荷在磁場中所受的作用力稱為洛倫茲力. 2.洛倫茲力的方向可用________定則來判斷:伸開________手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向________運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的________電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向. 3.運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷在磁場中所受的洛倫茲力方向?yàn)開____________________________ ________________________________________
4、________________________________. [問題延伸] 由左手定則可知:洛倫茲力的方向與運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向__________,所以洛倫茲力對(duì)帶電粒子__________. 二、洛倫茲力的大小 [問題情境] 1.洛倫茲力和安培力的關(guān)系是怎樣的? 2.洛倫茲力的大小如何確定? 圖2 3.根據(jù)圖2回答“速度選擇器”是如何選擇速度的? [要點(diǎn)提煉] 1.當(dāng)v⊥B時(shí)洛倫茲力計(jì)算式為f=__________. 2.當(dāng)v與B成θ角時(shí),洛倫茲力的計(jì)算式為f=qvBsinθ. 3.當(dāng)v
5、∥B時(shí),洛倫茲力的大小為________. 例1 圖3中各圖已標(biāo)出磁場方向、電荷運(yùn)動(dòng)方向、電荷所受洛倫茲力方向三者中的兩個(gè),試標(biāo)出另一個(gè)的方向. 圖3 變式訓(xùn)練1 圖4 如圖4所示,將水平導(dǎo)線置于真空中,并通以恒定電流I.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)子的運(yùn)動(dòng)情況可能是( ) 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) 例2 圖5 如圖5所示,擺球帶負(fù)電荷的單擺,在一勻強(qiáng)磁場中擺動(dòng).勻強(qiáng)磁場的方向垂直于紙面向里.?dāng)[球在A、B間擺動(dòng)過程中,由
6、A擺到最低點(diǎn)C時(shí),擺線拉力大小為F1,擺球加速度大小為a1;由B擺到最低點(diǎn)C時(shí),擺線拉力大小為F2,擺球加速度大小為a2,則( ) A.F1>F2,a1=a2 B.F1<F2,a1=a2 C.F1>F2,a1>a2 D.F1<F2,a1<a2 聽課記錄: 變式訓(xùn)練2 下列關(guān)于帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的說法,正確的是( ) A.只要速度的大小相同,所受洛倫茲力的大小就相同 B.如果把+q改為-q,且速度反向而大小不變,則洛倫茲力的大小、方向都不變 C.洛倫茲力方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)的速度
7、方向垂直,磁場方向也一定與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直 D.當(dāng)粒子只受洛倫茲力作用時(shí),動(dòng)能不變 例3 圖6 如圖6所示,套在很長的絕緣直棒上的小球其質(zhì)量為m,帶電荷量是+q,小球可在棒上滑動(dòng).將此棒豎直放在互相垂直、方向如圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,電場強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.小球與棒的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度. 圖7 變式訓(xùn)練3 質(zhì)量為0.1g的小物塊,帶有5×10-4C的電荷量,放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上,整個(gè)斜面置于0.5T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向如圖7所示.物塊由靜止開始下滑
8、,滑到某一位置時(shí),物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠長,取g=10m/s2),問: (1)物塊帶何種電荷? (2)物塊離開斜面時(shí)的速度為多少? 【即學(xué)即練】 1.關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和