高中物理第二章第四节《磁场对运动电荷的作用》导学案(无答案)新人教版选修1

四、磁场对运动电荷的作用-人教版选修1-1教案一、磁场的基本概念磁场是由带电粒子运动产生的一种物理场。

如果把电荷看作是一个个微小的电流元，那么，这些电流元产生的磁场就是磁场的直接来源。

二、磁场对电荷的作用在磁场中运动的电荷，将会受到一系列的力的作用。

这些力包括：1. 磁场力磁场力是指在磁场中运动的电荷所受到的力，它的大小和方向由洛伦兹力定律决定。

当电荷在磁场中运动时，它所带的电荷量q会受到磁场B的作用，从而受到一个垂直于磁场B和运动方向v的力F，F=qv×B。

需要注意的是，磁场力的大小和方向都与电荷的速度和运动方向有关。

2. 离心力离心力是指在磁场中运动的电荷所受到的离心力，它是由洛伦兹力导致的。

当电荷运动的轨迹处于磁场中的垂直方向时，其运动方向与磁场方向呈90度，此时洛伦兹力就只产生垂直于速度和磁场的方向上的力，从而将电荷的运动轨迹改变，使其偏离原来的运动轨迹，这个力就是离心力。

3. 感应电动势和涡流当导体在磁场中运动时，它有可能产生感应电动势和涡流。

感应电动势是指磁场磁通量的变化所引起的电动势，而涡流则是由感应电动势引起的电流。

三、磁场的应用磁场是一种非常有用的物理现象，它在生活、工作和科研中都有广泛的应用。

1. 电动机电动机是磁场应用的一个重要领域，它利用磁场力使电荷产生旋转运动，从而驱动机械运动。

2. 电磁铁电磁铁是一种应用于磁场的设备，它的原理是利用电流产生磁场，从而吸附铁质物体或者产生力的作用。

3. 磁共振成像磁共振成像是一种利用磁场获得人体内部结构影像的技术，它在医学领域中有着广泛应用。

4. 感应加热感应加热是一种利用电磁感应产生的涡流焦耳热使材料发热的方法，它在工业生产中有着重要的应用。

四、本节课的关键知识点•磁场力是指在磁场中运动的电荷所受到的力，它的大小和方向由洛伦兹力定律决定。

•离心力是指在磁场中运动的电荷所受到的离心力，它是由洛伦兹力导致的。

•磁场的应用包括电动机、电磁铁、磁共振成像、感应加热等。

高中物理第2章磁场 2.4 磁场对运动电荷的作用 2.5 磁性材料导学案新人教版选修【学法指导】1、认真阅读教科书，努力完成“基础导学”部分的内容；2、探究部分内容可借助资料，但是必须谈出自己的理解；不能独立解决的问题，用红笔做好标记；3、课堂上通过合作交流研讨，认真听取同学讲解及教师点拨，排除疑难；4、全力以赴，相信自己！学习目标知识与技能过程与方法情感态度与价值观1、知道什么是洛伦兹力。

知道影响洛伦兹力方向的因素。

2、了解磁化和退磁的概念。

1、会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。

2、了解磁性材料及其应用了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用学习重点知道影响洛伦兹力方向的因素学习难点左手定则【学习过程】一、洛伦兹力电流是如何形成的？电流是电荷的形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此你会想到了什么？磁场可能对有力的作用。

实验验证:用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用当电子射线管的周围没有磁场时，电子的运动轨迹是当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是结论:1、磁场对有力的作用,这个力叫做、2、洛伦兹力与安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现；是的微观本质。

二、洛仑兹力的方向F洛方向如何确定？猜想：能不能用左手定则来判定？推理：我们曾经用左手定则判定的方向、大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为，因此,可以用判定洛伦兹力的方向、伸开左手，使大拇指和其余四指且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线手心，并使四指指向的方向，那么大拇指所指的方向就是的方向。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力的适用条件：当速度V的方向与磁感应强度B 的方向平行时：注意：只有运动电荷才可能受到洛伦兹力的作用，洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变运动电荷的方向。

三、电子束的磁偏转在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是，外加磁场后，电子束的径迹变成。

《磁场对运动电荷的作用力》导学案一、学习目标1、理解洛伦兹力的概念，知道其与安培力的关系。

2、掌握洛伦兹力的大小计算公式，并能熟练应用。

3、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。

4、了解洛伦兹力在现代科技中的应用。

二、知识回顾1、安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。

安培力的大小为$F ＝ BIL\sin\theta$，其中$B$为磁感应强度，＄I$为电流强度，＄L$为导线在磁场中的有效长度，＄＼theta$为磁场方向与电流方向的夹角。

2、电流的微观表达式：＄I ＝ nqSv$，其中$n$为单位体积内的自由电荷数，＄q$为每个自由电荷的电荷量，＄S$为导体的横截面积，＄v$为自由电荷定向移动的平均速率。

三、新课导入我们已经学习了安培力，知道通电导线在磁场中会受到力的作用。

那么，单个运动电荷在磁场中是否也会受到力的作用呢？这就是我们今天要探讨的内容——磁场对运动电荷的作用力。

四、新课讲授1、洛伦兹力的概念运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。

荷兰物理学家洛伦兹首先提出了这一概念。

2、洛伦兹力与安培力的关系安培力是大量自由电荷所受洛伦兹力的宏观表现。

可以设想，导线中每个自由电荷定向移动的速度为$v$，导线的横截面积为$S$，单位体积内的自由电荷数为$n$，每个自由电荷的电荷量为$q$。

则在时间$t$内，通过导线横截面的电荷量为$Q ＝ nqSv t$。

这段导线中的电流为$I ＝ Q/t ＝ nqSv$。

长度为$L$的导线所受的安培力为$F ＝ BIL ＝BnqSvL$。

而这段导线内的自由电荷总数为$N ＝ nSL$，每个自由电荷所受的洛伦兹力为$F_{洛} ＝ F/N ＝ Bqv$。

3、洛伦兹力的大小（1）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv$。

（2）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，洛伦兹力为零。

（3）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向夹角为$＼theta$时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv\sin\theta$。

第四节磁场对运动电荷的作用班级：姓名：学号：_____一、明确目标，自主学习1. 教学目标：（1）让学生通过阅读、演示实验知道什么是洛伦兹力（2）采用类比法，让学生学会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题（3）通过阅读了解电子束的磁偏转原理2. 预习内容：可以按知识体系设置，最好分层设置A组1、阅读教材p37洛伦兹力内容，完成问题思考中的第1题。

2、阅读教材p38电子束的磁偏转内容，完成问题思考中的第3题。

3、阅读教材p38显像管的工作原理内容，完成问题思考中的第4题。

B组阅读教材p37洛伦兹力的方向内容，完成问题思考中的第2题。

二、合作释疑，互相研讨演示实验一实验仪器：安装一个阴极、一个阳极的真空玻璃管、高压电源、磁铁实验原理：电子束由阴极出发，穿过真空到达阳极，形成一种电流，电流作用在荧光物质上产生荧光实验步骤： ( l )没有磁场时，瑰察电于束的径迹（2）把电子射线管放在蹄形磁长的两极之间，瑰察电子束的径迹（3）调换磁铁N、S极的位置，再次观察电子束的径迹问：既然洛仑兹力和安培力之间是微观和宏观的关系，那么能够根据安培力方向的判断方法来总结洛仑兹力方向的判断方法呢？问：若运动电荷是负电荷，又该如何表示洛仑兹力的方向呢？问：洛仑兹力演示仪的构造如何？演示实验二实验过程1：接通射线管，不给线圈通电实验现象：电子束沿直线运动实验过程2：接通射线管，并且给线圈通电实验现象：电子束沿曲线运动实验过程3：保持电子射线管的电压不变，改变线圈的电流实验现象：电子束沿曲线运动的半径发生变化实验过程4：保持线圈的电流不变，改变电子射线管的电压实验现象：电子束沿曲线运动的半径发生变化三、精心点拨，启发引导1、洛伦兹力——演示：电子束在磁场中的偏转现象：（１）在没有外磁场时，电子束沿运动。

（２）将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了。

荷兰物理学家首先提出，作用。

为了纪念他，人们称这种力为。

高中物理磁场对运动电荷的作用导学案新人教版选修【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。

2、掌握带电粒子受到洛伦兹力大小的计算，并能结合带电粒子的其他受力进行综合分析。

3、了解洛仑兹力的特点。

【学习重点和难点】1、利用左手定则判断洛伦兹力的方向。

2、掌握洛伦兹力大小的计算，并能结合带电粒子的其他受力进行综合分析。

【使用说明及学法指导】本学案包括《磁场对运动电荷的作用》一节课的内容，难度较大。

建议第一课时在教师的指导下先认真阅读教材，初步理解本学案的有关知识，第二课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。

【课前预习案】一、知识点一、洛伦兹力1、洛伦兹力是磁场对 ______电荷的作用力。

2、大小：(1)当v⊥B时，洛伦兹力最大，F=_______ 。

(2)当v∥B时，洛伦兹力最小，F= 。

3、方向：(1)由定则判定。

由于电流方向规定为_______电荷定向移动的方向，所以用______定则判断洛伦兹力方向时，四指方向应与______电荷运动的方向相同，而与______电荷的运动方向相反。

(2)特点：a、F⊥B且F⊥v，即F总是垂直于B和v决定的平面，但v与B不一定垂直。

b、不论带电粒子在匀强磁场中做何种运动，因为F v，故F一定不做功。

F只改变速度的 ____而不改变速度的 _____。

二、知识点二、洛伦兹力与电场力的对比1、电荷在电场中一定会受到电场力的作用，其大小等于________，和电荷是否运动_________。

磁场对静止的电荷________作用力，对运动的电荷也__________有作用力，只有对运动方向与磁感应强度方向_________的电荷才有作用力。

2、电荷只在电场力的作用下运动时，必然伴随着电场力________，涉及到__________与其它形式的能的转化。

而带电粒子在运动中受到洛伦兹力作用时，任何情况下洛伦兹力对运动电荷都不做功。

【课内探究案】探究一、对洛伦兹力的理解1、一个长螺线管中通有恒定直流电，把一个带电粒子（不计粒子重力）沿着管轴线射入管中，粒子在管中做什么运动？2、下列说法正确的是（）。

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第4讲磁场对运动电荷的作用[目标定位] 1。

知道什么是洛伦兹力，知道影响洛伦兹力方向的因素.2.会用左手定则判断有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。

3。

了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用.一、洛伦兹力1。

物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用。

为了纪念他，人们称这种力为洛伦兹力.2。

电子束在磁场中的偏转（1)没有磁场时，电子束沿直线运动.(2）把电子射线管放在蹄形磁铁的两极之间后,电子束的径迹发生了弯曲。

二、洛伦兹力的方向带电粒子在运动时受到洛伦兹力，在宏观上表现为导线受到了安培力.想一想通电导线在磁场中受到的安培力方向可以用左手定则来判断，既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么洛伦兹力的方向是否也可用左手定则判断？如果是,四指指向正电荷的运动方向还是负电荷的运动方向。

答案是.在判断安培力的方向时四指指向电流方向，正电荷定向运动的方向为电流的方向,所以四指应指向正电荷的运动方向，与负电荷的运动方向相反。

三、电子束的磁偏转1.没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场以后,电子束的径迹变成圆形。

2.磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径。

四、显像管的工作原理电视显像管也用到了电子束磁偏转的原理.一、对洛伦兹力的理解1.定义:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。

课题：2.4 磁场对运动电荷的作用设计人：包翠霞审核人：于孟娟课型：新授课课时：1课2009年月日[学习目标]1.知道什么是洛伦兹力。

知道影响洛伦兹力方向的因素。

2.会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。

3.了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用【自主导学】一、洛伦兹力电流是如何形成的？电流是电荷的形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此你会想到了什么？磁场可能对有力的作用。

实验验证:用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用当电子射线管的周围没有磁场时，电子的运动轨迹是当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是结论:1、磁场对有力的作用,这个力叫做 .F2、洛伦兹力与安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现；是的微观本质。

二、洛仑兹力的方向F洛方向如何确定？猜想：能不能用左手定则来判定？推理：我们曾经用左手定则判定的方向．大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为，因此,可以用判定洛伦兹力的方向．伸开左手，使大拇指和其余四指且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线手心，并使四指指向的方向，那么大拇指所指的方向就使的方向。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力的适用条件：当速度V 的方向与磁感应强度B 的方向平行时： 注意：只有运动电荷才可能受到洛伦兹力的作用，洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变运动电荷的方向。

三、电子束的磁偏转 在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是 ，外加磁场后，电子束的径迹变成 。

磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径。

四、显像管的工作原理1.电子束是怎样实现偏转的？2.如图所示 ：(1)要使电子束打在A 点，偏转磁场应该沿什么方向？(2)要使电子束打在B 点，偏转磁场应该沿什么方向？(3)要使电子束打在荧光屏上的位置由中心O 逐渐向A 点移动，偏转磁场强弱应该怎样变化？B作业：课后练习。

课题：2.4 磁场对运动电荷的作用设计人：包翠霞审核人：于孟娟课型：新授课课时：1课2009年月日[学习目标]1.了解磁化和退磁的概念。

2.4 磁场对运动电荷的作用[学习目标定位] 1.知道用电子射线管研究磁场对运动电荷的作用.2.会用左手定则判断洛伦兹力的方向.3.了解电子束的磁偏转，理解其原理.4.知道电视机显像管是利用了电子束磁偏转的原理，了解其工作过程．一、洛伦兹力1．定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．2．洛伦兹力与安培力的关系通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．二、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向遵循左手定则．即伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线从手心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向；负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反．三、显像管的工作原理1．电视机显像管应用了电子束磁偏转的原理．2．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光.一、洛伦兹力[问题设计]1．观察电子射线管，了解其结构．不加磁场，观察电子束的径迹，可以得出什么结论？把电子射线管放在蹄形磁铁的两极之间，观察电子束的径迹，又可得出什么结论？调换磁铁南北极的位置，观察电子束的径迹，又可得出什么结论？答案不加磁场，电子束为直线；放在蹄形磁铁的两极之间时，电子束发生了偏转．调换磁铁南北极，电子束的偏转方向改变．2．保持电子射线管不动，在缓慢转动磁铁从而改变磁场的方向，再次观察电子束的径迹，又可得出什么结论？答案电子束的偏转方向改变．[要点提炼]1．洛伦兹力(1)实质通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现．洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质．(2)方向安培力的方向根据左手定则判断，而安培力是大量定向移动的电荷所受洛伦兹力作用的宏观表现，因此洛伦兹力的方向也可用左手定则来判断．说明由于电荷有正、负之分，故四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向——相当于指向电流的方向．2．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力与电荷运动状态有关，当v＝0时，F洛＝0.(2)由于F洛始终与v垂直，所以洛伦兹力永不做功，这一点与安培力不同，安培力可以对通电导线做功．二、电子束的磁偏转和显像管的工作原理[问题设计]探究洛伦兹力演示仪的结构，请思考：1．它是通过改变什么达到改变电子速度和磁感应强度大小的？答案通过改变电子枪两极间的电压改变电子的速度，通过改变线圈中电流的强弱改变磁感应强度的大小．2．没有磁场时电子束沿直线运动；外加磁场后电子束沿圆周运动，圆周运动的半径与什么有关？答案磁场的强弱和电子的速度都能影响圆周运动的半径．[要点提炼]1．磁偏转由于受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转，叫做磁偏转．电子束磁偏转是电视机显像管工作的基本原理之一．2．显像管工作原理(1)显像管工作原理如图1所示．图1(2)加速：显像管中有一个阴极，用低压电源加热时放出电子，经高电压加速后电子束打在荧光屏上，荧光屏就能发光．但一细束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上整个荧光屏都发光，这是由于磁场作用于电子束的结果．(3)偏转：①使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏转线圈．②在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断来回移动(扫描)．电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，所以我们感到整个荧光屏都在发光．一、洛伦兹力的方向例1如图所示，磁场方向、正电荷的运动方向、电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则下列选项正确的是()解析由左手定则可判定，A中力F洛应向下；B中力F洛应向右；C中力F洛应向右．答案 D针对训练如图2所示，在电子射线管正上方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则电子束将会()图2A．向上偏转B．向下偏转C．向纸里偏转 D．向纸外偏转答案 B解析由安培定则可知直导线下面的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则并考虑负电荷运动的方向，相当于正电荷运动的相反方向，所以电子束受到向下的力而向下偏转，故B正确．二、带电粒子在磁场中的运动例2如图3所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，板间场强为E.两板间的空间中加匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，一束电子以大小为v0的速度沿图中虚线方向射入，虚线平行于a、b板，要想电子沿虚线运动，则v0、E、B 之间的关系应满足()图3A．v0＝E/B B．v0＝B/EC．v0＝E/Be D．v0＝Be/E解析要想使电子沿虚线运动，要求电子受到的电场力等于安培力，即Ee＝Bev0，v0＝E/B. 答案 A针对训练如图4所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点．为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场．图4(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？(2)如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？答案见解析解析由左手定则，(1)中偏转磁场应该垂直于纸面向外；(2)中偏转磁场应该垂直于纸面向里．1．(对洛伦兹力的理解)关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是()A．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直C．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功答案 C2．(洛伦兹力的大小)带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是() A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，速度反向，则洛伦兹力的大小不变C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小答案 B解析影响洛伦兹力大小的因素有电荷量、速度大小、磁感应强度的大小及速度与磁感应强度的方向关系，A错；B中由左手定则可知，洛伦兹力方向不变，B正确；当磁场方向与电荷运动方向平行时，F洛＝0，C错；磁感应强度由磁场本身的性质决定，与洛伦兹力的大小无关，D错．3．(带电粒子在磁场中的运动)如图5所示是一只电子射线管，左侧不断有电子射出．若在管的正下方放一通电直导线AB，发现电子的径迹往下偏，则()图5A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子的径迹往上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现D．电子的径迹与AB中的电流方向无关答案BC解析因为AB中通有电流，所以电子射线管中会有磁场．电子是因为在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生偏转的．由左手定则可知，电子射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，又根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A，A错误，B正确；当AB中的电流方向由A流向B，则AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力变为向上，电子束的径迹会变为向上偏转，由以上可见电子的运动径迹与AB中的电流方向有关，C正确，D错误．4．(洛伦兹力方向的判断)试判断如图6所示的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向．图6答案①垂直纸面向里②垂直纸面向外③竖直向上④与v垂直斜向右下方。