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绿 野 高 中 导 学 案
科 目 物 理 课 题 5.5探究洛伦兹力 课 时 1
设 计 冯亚民 修 订 李建利
李选涛 班 级 姓 名
教
学
目
标 1.了解磁场对运动电荷有力的作用，知道什么是洛伦兹力．
2．会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会用公式f＝qvB计算洛伦兹力的大小．
3．知道带电粒子在磁场中的运动轨迹，并会求其周期和半径．
重点 1、会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会用公式f＝qvB计算洛伦兹力的大小．
2、知道带电粒子在磁场中的运动轨迹，并会求其周期和半径．
难点 知道带电粒子在磁场中的运动轨迹，并会求其周期和半径．
学 习 过 程
学 案 导 案
一、预习自学，探究问题
1、洛伦兹力
___________在磁场中所受的磁场的作用力叫做洛伦兹力．通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛伦兹力的_____________．
2、洛伦兹力的方向和大小 （1）洛伦兹力的方向：用___________判定．
①判定负电荷运动所受洛伦兹力的方向，应使四指指向负电荷运动的_______方向．
②洛伦兹力的方向总是既垂直于电荷__________又垂直于__________，即总是垂直于_____________所决定的平面．但在这个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直,
当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可．
一、抽查提问课前预习情况。
（2）洛伦兹力的大小：f＝______.若带电粒子的运动方向与磁场方向之间的夹角为θ时，
《洛伦兹力的应用》 讲义
一、洛伦兹力的基本概念
在物理学中，洛伦兹力是指运动电荷在磁场中所受到的力。这个力是以荷兰物理学家亨德里克·安东·洛伦兹的名字命名的。
当一个电荷量为 q 、速度为 v 的带电粒子在磁感应强度为 B 的磁场中运动时，它所受到的洛伦兹力 F 的大小可以用公式 F ＝ qvBsinθ 来计算，其中θ 是速度 v 与磁感应强度 B 之间的夹角。
洛伦兹力的方向始终与电荷运动的方向垂直，并且遵循左手定则：让磁感线穿过左手掌心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），那么大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
需要注意的是，洛伦兹力永远不做功，因为它始终与电荷的运动方向垂直，只会改变电荷的运动方向，而不会改变其速度大小。
二、洛伦兹力在现代科技中的应用
1、 质谱仪
质谱仪是一种用于测量离子质荷比的仪器，它在化学、物理学、生物学等领域都有着广泛的应用。
质谱仪的工作原理就基于洛伦兹力。在质谱仪中，离子源产生的离子经过加速电场加速后，以一定的速度进入磁场。由于不同质荷比的离子在磁场中受到的洛伦兹力不同，它们会发生不同程度的偏转，从而在磁场中运动出不同的轨迹，最终打在不同的位置上。通过检测这些离子的位置，就可以计算出它们的质荷比。
2、 回旋加速器
回旋加速器是一种用于加速带电粒子的装置。
在回旋加速器中，带电粒子在两个半圆形的空心金属盒之间不断地被电场加速，同时在磁场中受到洛伦兹力而做圆周运动。由于磁场的作用，带电粒子的运动轨迹始终是一个圆周，而电场则不断地对粒子进行加速，使其速度不断增加。通过多次的加速，带电粒子可以获得很高的能量。
3、 磁流体发电机
磁流体发电机是一种新型的发电装置。
在磁流体发电机中，高温、高速的等离子体（一种由自由电子和带电离子组成的物质状态）以一定的速度喷射进入磁场。等离子体中的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，从而在两极板之间产生电势差，实现发电。
《洛伦兹力的应用》 讲义
一、什么是洛伦兹力
在物理学中，洛伦兹力是指运动电荷在磁场中所受到的力。当一个带电粒子以速度 v 在磁场 B 中运动时，它所受到的洛伦兹力 F 的大小可以用公式 F ＝ qvBsinθ 来计算，其中 q 是粒子的电荷量，θ 是速度 v
与磁场 B 的夹角。
洛伦兹力的方向始终与电荷运动的方向和磁场的方向垂直，遵循左手定则。伸出左手，让磁感线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），那么大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
二、洛伦兹力的特点
1、 洛伦兹力永不做功
这是因为洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所以它只会改变电荷的运动方向，而不会改变电荷的速度大小，也就不会对电荷做功。
2、 洛伦兹力只作用于运动电荷
静止的电荷在磁场中不会受到洛伦兹力的作用。
三、洛伦兹力的应用
1、 质谱仪 质谱仪是一种用于测量带电粒子质量和比荷的仪器。它的基本原理就是利用洛伦兹力。
在质谱仪中，带电粒子先经过加速电场加速，获得一定的速度。然后进入磁场，由于不同粒子的比荷不同，它们在磁场中做圆周运动的半径也不同。通过测量粒子做圆周运动的半径，就可以计算出粒子的质量和比荷。
质谱仪在化学分析、核物理学、医学等领域都有广泛的应用。例如，在化学分析中，可以用来确定化合物的成分和结构；在医学中，可以用于检测生物分子的质量和浓度。
2、 回旋加速器
回旋加速器也是利用洛伦兹力来加速带电粒子的装置。
带电粒子在回旋加速器的两个半圆形的中空金属盒之间运动。在两个金属盒之间加上交变电场，使带电粒子在经过电场时被加速。同时，在金属盒所在的区域加上垂直的匀强磁场，使带电粒子在磁场中做圆周运动。通过不断地加速，带电粒子的速度可以达到很高的值。
回旋加速器在核物理研究、放射性治疗等方面发挥着重要作用。
3、 磁流体发电机
磁流体发电机是一种新型的发电装置，其原理同样基于洛伦兹力。 在磁流体发电机中，高温等离子体（含有大量带电粒子）以高速喷射进入磁场。在磁场的作用下，带电粒子受到洛伦兹力的作用，从而使正负电荷分别向不同的电极移动，产生电动势，从而实现发电。
《洛伦兹力的应用》 讲义
一、洛伦兹力的基本概念
在物理学中，当带电粒子在磁场中运动时，会受到一种力的作用，这个力被称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小可以通过公式 F ＝ qvBsinθ 来计算，其中 q 是带电粒子的电荷量，v 是粒子的速度，B 是磁场的磁感应强度，θ 是速度方向与磁场方向的夹角。
洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，并且遵循左手定则。伸出左手，让磁感线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
二、洛伦兹力的特点
1、 洛伦兹力始终垂直于带电粒子的运动方向，所以洛伦兹力不会对带电粒子做功，它只会改变粒子的运动方向。
2、 洛伦兹力的大小与电荷量、速度、磁感应强度以及速度与磁场方向的夹角有关。当夹角为 0 度或 180 度时，洛伦兹力为零；当夹角为 90 度时，洛伦兹力最大。
三、洛伦兹力的应用
1、 质谱仪 质谱仪是一种用于测量带电粒子质量和比荷的仪器。
其工作原理是：带电粒子在电场中加速获得一定的速度，然后进入磁场中做圆周运动。根据洛伦兹力提供向心力的公式 qvB ＝ mv²/r，可以得到 r ＝ mv ／ qB。通过测量粒子在磁场中做圆周运动的半径 r，以及已知的磁场强度 B、粒子的速度 v 和电荷量 q，就可以计算出粒子的质量 m 和比荷 q/m。
质谱仪在化学分析、同位素分离、医学诊断等领域都有广泛的应用。
2、 回旋加速器
回旋加速器是一种利用磁场和电场加速带电粒子的装置。
它由两个半圆形的金属盒组成，在两个盒之间加有高频交变电场，盒内存在匀强磁场。带电粒子在电场中被加速，进入磁场后做圆周运动。由于洛伦兹力的作用，粒子的运动轨迹是一个半圆形。当粒子再次进入电场时，又会被加速。这样不断地在电场中加速，在磁场中偏转，最终使粒子获得很高的能量。
回旋加速器在核物理研究、癌症治疗、放射性同位素生产等方面发挥着重要作用。
