研究洛伦兹力
高中物理-洛伦兹力
洛伦兹力洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力。
洛伦兹力f的大小等于Bvq，其最大的特点就是与速度的大小相关，这是高中物理中少有的一个与速度相关的力。
我们从力的大小、方向、与安培力关系这三个方面来研究洛伦兹力。
洛伦兹力的大小⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小f=Bvq；高中物理网建议同学们用小写的f来表示洛伦兹力，以便于和安培力区分。
⒉磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力，这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
⒊当时电荷沿着（或逆着）磁感线方向运行时，洛伦兹力为零。
⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小f=Bvqsinθ；洛伦兹力的方向⒈用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动方向的反方向），大拇指指向就是洛伦兹力的方向。
⒉无论v与B是否垂直，洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。
洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永远不会对v有积分，即洛伦兹力永不做功。
安培力和洛伦兹力的关系洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，安培力是磁场对通电导线的作用力，两者的研究对象是不同的。
安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质。
两者之间的推导请阅读《安培力与洛伦兹力》对洛伦兹力和安培力的联系与区别，可从以下几个方面理解：1.安培力大小为F＝ILB，洛伦兹力大小为F＝qvB。
安培力和洛伦兹力表达式虽然不同，但可互相推导，相互印证。
2.洛伦兹力是微观形式，安培力是宏观表现。
洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现。
3.尽管安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为定培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。
研究洛伦兹力
课堂练习
课后反馈
课堂小结
力的大小
力的方向
f、B、v方向关系示意图
总结：不管B与v是否垂直，始终有f⊥B，f⊥v，即f垂直于B和v 所决定的平面 粒子带正电
f
f
B⊥ B∥
B v
v 当B与v垂直时
课堂练习
当B与v不垂直时
课后反馈
课堂小结
力的大小
力的方向
磁场对通电导线有力的作用，电 流是由电荷的定向移动形成的
课堂练习
课后反馈
课堂小结
5.练习巩固
力的大小
力的方向
4、如图所示，在阴极射线管中电子流的方向由 左向右，其正上方放置一根通有方向向右的直流 电的导线，则阴极射线将 A A、向下偏转 B、向上偏转 C、向纸外偏转 D、向纸内偏转
课堂练习
课后反馈
课堂小结
力的大小
力的方向
做一做 如图所示，质量为m的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙下滑，磁感
力的大小
力的方向
1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状 态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只 有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电 荷才受磁场力作用。
2.大小：F电＝Eq, F洛=Bqvsinθ。
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向； 而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又 垂直于运动方向。
O’ Φ(偏向角）
v Ａ θ α θ
θ
即θ＋ θ’＝１８０°
Ｂ ‘ v
课堂练习
课后反馈
课堂小结
力的大小
力的方向
运动时间的确定
利用偏转角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利
用四边形的内角和等与360°计算出圆心角α的大小,由 公式 t=αT/ 360°可求出粒子在磁场中运动的时间
第5节：研究洛伦兹力(上课用)
（负极）
（正极）
实验现象： 将磁铁靠近射线管，电子束运动轨迹发生了弯曲。 实验结论： 磁场对运动电荷有力的作用，这个力叫洛伦兹力。
英文名：Hendrik Antoon Lorentz。 近代卓越的理论物理学家、数学家， 经典电子论的创立者。1895年他提出 了磁场对运动电荷的作用力的公式 , 为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。
理论推导:
试根据猜想的结果，有目的地推导出f洛表达式。
相关知识：
L
1、推导每个电荷受的洛仑兹力？导体里有N个电荷？
f洛
F安 N
BIL N
2、把无关因素（I )消去？
BQL
f洛 Nt
3、N个q之和就是Q ：f洛
BNqL Nt
Bqv
3、结论： 当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对
运动电荷的洛伦兹力f洛等于电荷量q，速度v，磁感 应强度B三者的乘积，即：
均匀介质中，光是沿直线传播的。
在“笔”的作用下，“光线”神奇地发生了一 定程度的弯曲。
回顾：
磁场对电流的有安培力的作用。
由大量定向运动的电荷形成。
问题：
通过该导体横 截面的电荷量 与时间的比值。
磁场对运动的电荷会有作用力吗？
验证：磁场对运动的电荷的作用力。
1、磁场：蹄(条)型形磁铁 2、电子射线管：加上高压后，能够连续发射电 子形成电流，并能显示电子运动轨迹的装置。
－
＋
练习1：试判断带电粒子所受洛伦兹力方向
＋
f洛
f洛
v
垂直纸面向外
无
永不做功
洛伦兹力对运动电荷是否做功？
二、探究影响洛伦兹力的大小因素：
猜想:
探究洛伦兹力
【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
V
三、洛伦兹力的大小 设 : 导线内单位体积内的
电荷数为 n ，每个电荷 的电量为 q ，电荷定向
截面A
截面B
L
运动的速度为 v ，阴影
部分导线内电荷数为N 导线中的电流 I=nqsv 所受到的安培力 F=BIL=BnqsvL 即 运动电荷的总数 N=nsL 单个运动电荷所受到的作用力 f=F/N
小 结
洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中 受到的作用力。
通电导线在磁场中所受到的安培力是 大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向由左手定则判定
1、正电荷的运动方向与电流方向相同， 负电荷运动方向与电流方向相反。 2、洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面
洛伦兹力的大小
1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B） 时，f=qvB. 2.当电荷的运动方向与磁场方向平行 （v//B)时，电荷不受洛伦兹力.
f =qvB
f=qvB
单位：洛伦兹力 f
磁感应强度B
牛顿
ห้องสมุดไป่ตู้特斯拉
（N ）
（T）
带电量 q
速度 v
库仑
米/ 秒
（C ）
（m/s）
适用范围
注
此公式适用于速度方向与磁场 方向垂直的情况
意
当电荷的运动方向与磁场方向平行 （v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用， 即 f=0
【例题 3 】在一竖直平面内有一质量为 m ，带电 量为q的带电小球，以速率v垂直进入如图所示的
1892年，荷兰物理学家洛伦 兹就研究了磁场对运动电 荷作用力的问题。
为了纪念洛伦兹对物理学的 贡献，物理学中将这种力称 为洛伦兹力（Lorentz force）。
5.5探究洛伦兹力
3实验探究：观察洛伦兹力演示仪，了解其结构？
思考：
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？
洛伦兹力对带电粒子做功吗？为什么？
带电粒子的轨道半径和周期公式
设质量为m,电量为q的带电粒子，以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。带电粒子在洛伦兹力的作用下，讲座匀速圆周运动，那么它做圆周运动的轨道半径r和周期T的表达式是？请推导
通过观察阴极射线在磁场中的偏转和用洛伦兹力演示仪研究洛伦兹力，培养科学探究能力；通过理论推导洛伦兹力的大小公式、带电粒子的轨道半径和周期，培养分析推导能力
（三）情感态度与价值观
学习洛仑兹等科学家的刻苦钻研精神；通过了解洛伦兹力的应用感受研究洛伦兹力的重要意义
教学重点Βιβλιοθήκη 及难点重点：洛伦兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动规律
带电粒子做匀速圆周运动所以洛仑兹力提供向心力则：
可得：
根据圆周运动周期关系 和 可得：
由此可知：带电粒子在磁场运动的时间与运动速度无和半径无关。半径与速率成正比。
板式设计
作业布置
教学后记
难点：洛伦兹力的大小、带电粒子的轨道半径和周期的确定
主要教学
方法
讲授法、理论推导、实验
教具
CAI
教学过程及时间分配
主要教学内容
上节课我们共同学习了安培力，请同学们回忆安培力的表达式是什么？其方向如何判定？电流的微观表达式是什么？
你知道磁场对通电导体的安培力，其实质是由什么引起的？
洛伦兹力的方向
实验探究:实验装置如图课本117页，5-44.
课时计划
课题
探究洛伦兹力
第05节研究洛伦兹力
§3.5 探究洛伦兹力（12.19）班级________________ 学号_________________ 姓名_______________课题第5节探究洛伦兹力主讲李海琴课型新授课教学目标知识与技能1．通过实验，认识洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．知道洛伦兹力大小的推理过程，会计算洛伦兹力的大小；3．理解洛伦兹力对运动电荷不做功；过程与方法1．通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验科学研究的方法；2．学会用左手定则来判定洛伦兹力的方向，体会物理来源于生活.情感态度与价值观1．由实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度2．由理论推导得出洛伦兹力的大小公式，养成严密推理的科学作风.教学重点1．会利用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.教学难点1．理解洛伦兹力对带电粒子不做功；2．学会用左手定则判定——洛伦兹力方向.教学方法自主学习、实验观察法、比较分析法、分析推理法等.教学用具阴极射线管、磁铁、电源、导线、教学PPT课件、导学案.【学习过程】第一部分．自主学习：请同学们自主完成下列问题，并将结果反馈.1.安培力指的是磁场对__________的作用力.安培力判断的方法是____定则.2.洛伦兹力：磁场对的作用力叫做洛伦兹力.是为了纪念__________物理学家______________而命名的.3.电流在磁场中受到安培力作用，安培力可以看作是_______________所受_______________的宏观表现.4.洛仑兹力的方向判定——用判定.四指指向与________电荷的运动方向相同，与_______电荷的运动方向相反.5.洛仑兹力的大小： f = ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角.（1）当θ=90°时，即v的方向与B的方向垂直时，f= ，这种情况下洛仑兹力最 . （2）当θ=0°时，即v的方向与B的方向平行时，f= ，洛仑兹力最小.（3）当v=0时，即电荷与磁场无相对运动时，f= ，这表明了一个重要结论：磁场只对相对于磁场运动的电荷有作用力，而对相对于磁场静止的电荷没有作用力.6.洛仑兹力不做功：由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是做功.它只能改变运动电荷的速度，不能改变运动电荷的速度（或动能）.第二部分．合作探究：环节一：实验探究----探究洛伦兹力存在与否，并研究洛伦兹力的方向.【观察一】结合课本87页3-5-2与3-5-3装置进行实验.并思考下面问题.【思考一】1.在没有加磁场时，电子束的运动轨迹是怎样的？2.将磁铁靠近阴极射线管，电子束的运动轨迹有什么变化？3.改变磁场方向，电子束的运动轨迹又将怎样变化？【活动一】请同学们通过实验观察，以图示的形式，记录实验过程，展示在黑板上.【讨论一】请同学们根据黑板展示的图示，讨论下面问题，并展示.1.洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向有怎样的关系呢？2.怎样运用左手定则判断正负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向呢？3.洛伦兹力的方向对电荷的运动起到怎样的作用？4.洛伦兹力对在磁场中运动的带电粒子是否做功？为什么？【核心笔记】1.洛伦兹力的方向_______于电荷运动的方向，_______于磁感应强度的方向.2.利用________判断洛伦兹力.四指指向_____电荷的运动方向，与____电荷运动电荷方向相反.3.洛伦兹力只改变电荷的_________,不改变______________,所以洛伦兹力对运动电荷【课堂训练一】如图所示，试判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向？环节二：分析论证洛伦兹力的大小.【活动二】理论探究：推导洛伦兹力大小的计算公式，并标注计算公式中各物理量的意义和单位：（请同学们阅读88-89页，尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式,建议你按照以下逻辑线索前进）讲解提示：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的带电量为q，自由电荷定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中.试分析：1.这段导体中含有的自由电荷数量？分析：N= ____________________2.电流强度I 的微观表达式是什么？分析：I=___________________3.这段导体所受的安培力为多大？分析：F= __________________4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？分析：f= ____________________________________________________________【讨论二】1.当速度v方向与磁感应强度B的方向的夹角为0时，洛伦兹力又是多大？2.当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力为多大？【核心笔记】洛伦兹力的表达式：___________________适用条件：________________________1.当v=0时，f= .2.当v平行于B时，f= ，洛仑兹力最小.3.当v垂直于B时，f= ，洛仑兹力最大.4.当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角是 时，f= (较低要求).环节三：迁移应用（提示：以下类型题，同学们可以讨论交流，各组交流展示）【课堂训练二】洛伦兹力的大小和方向在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q. 试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．环节四：总结归纳【小结】本节课我学了哪些知识？【当堂测试】见附页【课后作业】（一）想一想：如果运动电荷只受洛伦兹力作用，它将做什么样的运动？（二）做一做：请你找出洛伦兹力在生产生活中应用的实例，并分析说明之.（三）读一读：探究性学习1.请阅读人教版必修2语文课本《神奇的极光--曹冲》思考：地磁场的洛伦兹力对极光的产生有怎样的作用？2.阅读《中学物理教学参考》2001年第3期17页《安培力做功的微观解释》思考：既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释，为什么安培力做功，但是洛伦兹力却不做功？2013年12月19日编制§3.5《探究洛伦兹力》当堂测试（考试时间 5分钟，每小题20分，满分100分）班别________ 姓名___________ 得分________温馨提示：1-3为单项选择题，只有一个答案正确，4题为双选题，5题是计算题.1．如图所示，带正电的粒子q(不计重力)，水平向左进人匀强磁场，磁场 方向垂直纸面向外．该粒子将 （ ） A ．向上偏转B ．向下偏转C ．垂直纸面向里偏转D ．垂直纸面向外偏转2．关于带电粒子所受洛伦兹力f 、磁感应强度B 和粒子速度v 三者之间的关系，正确的是( )A ．f 、B 、v 三者必定两两相互垂直B ．f 一定垂直于B 、v ，但v 不一定垂直于BC ．B 必定垂直于f 、v ，但f 不一定垂直于vD ．v 必定垂直于f 、B ，但f 不一定垂直于B3．带电量为＋q 的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是 ( )A ．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B ．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度就越小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 ．如果把＋q 改为－q ，且速度也反向但速度大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变4．（双选）有关洛伦兹力的理解，下列说法正确的是 ( )A ．在磁感应强度为零的地方，运动电荷一定不受到洛伦兹力的作用B ．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C ．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态D ．洛伦兹力对带电粒子一定不做功5. 如图所示，运动电荷的电荷量q =2×10-8 C ，电性图中已标明，运动速度v =4×105m/s ，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T ，请在图中画出该电荷受到的洛伦兹力方向，并求出洛伦兹力的大小.解：+qB第五届广雅杯课堂大赛教学反思：见附页。
研究洛伦兹力
mg qvB
mg B qv
LOGO
3、实验
在没有外磁场时，电子束 是沿直线前进的。如果加以 外磁场，荧光屏上显示的电 子束运动轨迹发生了偏转。 思考一下，这说明了什么？
磁场对运动电荷有力的作用 这个力叫洛伦兹力。
LOGO 4 、洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向符合左手定则： ——伸开左手，使大拇指跟其余四指 垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场 中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电 荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就 是正电荷所受洛伦兹力的方向． 若是负电荷，那么四指应指向其运动 方向的反方向。
f
v v
B
f
v
B (A)ห้องสมุดไป่ตู้
f
v (B)
B f B
(C)
(D)
LOGO 4 、洛伦兹力的方向
关于洛伦兹力的说明：
1.洛伦兹力与电荷的运动状态有关．当电荷静止或运动方向与 磁场方向一致时，都不受洛伦兹力． 2.洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。 洛伦兹力永远与速度方向垂直。 3.洛伦兹力对电荷不做功 4.洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 ——洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛伦兹力 的作用下，电荷将作匀速圆周运动。
5LOGO 、洛伦兹力的大小
【例题5】质量为m,带电量为q的带电小球,以速率v垂直进 入如图所示的匀强磁场中,恰好做匀速直线运动.求:磁场的 磁感应强度及带电小球的电性.
解：带电小球在磁场中受重力和洛伦兹力，小球处于平衡状态，所以 重力与洛伦兹力应该大小相等，方向相反。故小球应带正电 根据平衡条件，有 所以
5LOGO 、洛伦兹力的大小
【理论基础】
1. 安培力是洛伦兹力的宏观表现；
第三章第五节研究洛伦兹力
拓展二 探究洛伦兹力的大小计算
导体中带电粒子的定向移动形成了电流，电荷在磁 场中定向运动时受到洛伦兹力作用，电流在磁场中受到 安培力作用，那么两者之间有什么关系呢？
提示：安培力是洛伦兹力的宏观表现．
1．洛伦兹力与安培力的区别和联系．
区别
联系
①安培力是洛伦兹力的宏
①洛伦兹力是指单个运 观表现，洛伦兹力是安培
3．轨迹半径、周期、频率、角速度和动能．
(1)由
Bqv＝mvr2得
mv r＝__q_B__．
2π m (2)由 T＝2vπr代入 r 得 T＝__q_B__ (与 r、v 无关)．
(3)粒子的转动频率 f＝T1＝__2_πq_B_m__．
(4)粒子的角速度ω
＝2Tπ
qB ＝___m____．
(5)粒子的动能 Ek＝12mv2.
答案：C
2．如图所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的 正上方且在同一水平面内，则阴极射线将( )
A．向里偏转 B．向外偏转 C．向上偏转 D．向下偏转
解析：根据右手螺旋定则，螺线管内部的磁场方向向 下，根据左手定则知，电子所需的洛伦兹力方向垂直纸面 向外，则阴极射线管中的电子束将向纸面外偏转，故 A、 C、D 错误，B 正确．
解析：安培力是磁场对通电导体内定向移动电荷所施 加洛伦兹力的宏观表现，但洛伦兹力方向与运动电荷位移 方向总是垂直的，故洛伦兹力对运动电荷不能做功，而安 培力却能使通电导线在其作用方向上产生位移，因而能做 功．
答案：BD
拓展一 洛伦兹力的方向特点
通电导线在磁场中受到安培力作用 F＝BIL，如果导 线中不通电，则 F＝0，可见，电荷的定向运动会受到磁 场力的作用，如图所示，抽成真空的电子射线管放在磁 场中时，会看到电子流的偏转，请思考：运动电子在磁 场中为什么会偏转呢？电子不运动能偏转吗？结合安培 力方向的判定你能分析出电荷在磁场中的受力方向吗？
研究洛伦兹力1
图2第五节研究洛伦兹力一、洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则⎩⎪⎨⎪⎧磁感线垂直穿过四指指向的方向拇指指向的方向3．洛伦兹力的大小F＝____________，θ为v与B的夹角．如图2所示．(1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝______.(2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝________.(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．4、洛仑兹力作用效果特点由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功。
它只能改变运动电荷的速度（即动量的方向），不能改变运动电荷的速度（或动能）。
考点一、带电粒子在磁场中收到的力的大小与方向1、在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．2、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（）3、电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做（）A．匀速直线运动B．匀速圆周运动C．加速减速交替的运动D．来回振动第4题第3题4、每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。
假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，（如图，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极），在地球磁场的作用下，它将（ ）A 、向东偏转B 、向南偏转C 、向西偏转D 、向北偏转5、如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时（ ）A ．速度相同B ．加速度相同C ．所受洛伦兹力相同D ．轨道给它的弹力相同6、如图3所示，一个带正电q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，若小带电体的质量为m ，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ）A ．使B 的数值增大B ．使磁场以速率 v ＝mgqB ，向上移动C ．使磁场以速率v ＝mgqB ，向右移动D ．使磁场以速率v ＝mgqB，向左移动7、如图所示，直导线中通有方向向右的电流，在该导线正下方有一个电子正以速度v 向右运动。
洛伦兹力的研究与实验探究
洛伦兹力的研究与实验探究洛伦兹力是电荷在磁场中运动时所受的力，是电磁感应现象的基础之一。
通过对洛伦兹力的研究与实验探究，我们可以深入理解其产生机制，揭示电磁场与电荷之间的相互作用规律，为电磁学的发展做出重要贡献。
一、洛伦兹力的定义和基本原理洛伦兹力是指当带电粒子在磁场中运动时受到的力，它的方向垂直于粒子的运动方向和磁场的方向，并且大小与粒子的电荷量、速度以及磁场的强度有关。
洛伦兹力的表达式为：F = q(v × B)其中，F表示洛伦兹力的大小和方向，q表示粒子的电荷量，v表示粒子的速度向量，B表示磁感应强度向量。
根据右手规则可以确定洛伦兹力的方向。
二、洛伦兹力的研究历程洛伦兹力最早是由荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹在19世纪末提出的，他基于麦克斯韦方程组和牛顿第二定律，利用向量分析的方法推导出了洛伦兹力的表达式。
洛伦兹力的研究对于宏观物理学和微观粒子物理学的发展都具有重要意义。
在实验研究方面，科学家们通过一系列的实验来验证洛伦兹力的存在和作用规律。
例如，他们利用导线在磁场中的受力来研究洛伦兹力对电流的影响，通过改变电流方向和磁场强度等条件来观察洛伦兹力的变化。
同时，科学家们也通过将电荷粒子射入磁场中进行轨迹观测，验证了洛伦兹力的垂直性和大小与速度的关系。
三、洛伦兹力的应用洛伦兹力在现实生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下列举几个具体的应用领域：1. 电磁感应：洛伦兹力是电磁感应现象的基础，电动机、发电机等设备的工作原理都基于洛伦兹力的作用。
2. 粒子物理学：粒子加速器利用洛伦兹力加速电荷粒子，从而达到研究微观结构和粒子性质的目的。
3. 磁共振成像：洛伦兹力在磁共振成像技术中起到重要作用，利用洛伦兹力的效应可以观察和研究人体内部的结构和器官功能。
4. 磁悬浮交通：洛伦兹力可以实现磁悬浮技术，使列车在轨道上悬浮并高速运行，具有较低的阻力和噪音，提高了交通效率。
四、洛伦兹力的未来发展方向随着科学技术的不断进步，对洛伦兹力的研究也在不断深入。
第05节研究洛伦兹力
——
罗 带电粒子在匀强磁场中的运动
定
实
验
中
授课：罗定实验中学 谢志兴学Fra bibliotek谢 志 兴
高 中
一、洛仑兹力
物 理
1.磁场对运动电荷存在作用力,这个
力叫洛仑兹力。
——
罗
定 实
安培力和洛伦兹力的关系：
验
中 学
安培力是洛伦兹力的宏观表现，
谢
志
洛伦兹力是安培力的微观本质。
兴
高 2.判断洛伦兹力的方向：左手定则：
11
带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动
．
F
ν
(1)洛伦兹力提供向心力
qvB m v2 R
R mv qB
(2)周期：
T 2 R
v
T 2 m
qB
12
高 二、洛伦兹力解题步骤：
中 物
1、确定圆心。(两种方法）
理 2、确定半径、圆心角等的几何关系。
——
罗 3、据题意列出相关方程。
高 3.洛伦兹力的大小跟什么因素有关？
中
物
理
f qvB (v⊥B)
——
罗 理解：当B与v的夹角为90度，洛伦兹力最大
定 实
f=qvB；当B与v平行时，洛伦兹力最小f=0。
验
中 学
对比
谢
F BIL (I⊥B)
志
兴 理解：当B与I的夹角为90度，安培力最大
F=BIL；当B与I平行时，安培力力最小F=0。
f⊥v
——
罗 仑兹力的作用下，电荷
定
实 将在垂直于磁场的平面
验 中
内作匀速圆周运动。
学
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
德胜学校高二物理校本学案磁场对运动电荷的作用
时间班级姓名
1．定义：_________在磁场中所受的磁场力．
2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的_____，而洛伦兹力是安培力的微观本质．3．洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让______从掌心进入，并使四指指向____________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受_________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向____．
4．洛伦兹力的大小
(1)当______时，F洛＝______.(2)当______时，F洛＝0.
5、带电粒子在匀强磁场中的运动
（1）洛伦兹力不改变带电粒子速度的______，或者说，洛伦兹力对带电粒子不______．
（2）沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做______________．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了________的作用．公式：_____＝.
a)半径：r＝______.b)周期：T＝______.周期与运动速度、半径无关
典型例题:
例1、试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或粒子运动方向：
例2、如下图所示，粒子所带电量都为q，都以相同的速率射入磁感强度为B的匀强磁场中，则各图所受的洛仑兹力的大小。
①②③。
例3、α粒子带两个元电荷的正电，当它以速率v＝１０m／s垂直磁感线方向在Ｂ＝0.20T的匀强磁场中运动时，受到的洛仑兹力是
巩固练习：
1．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
2．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（）
A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直
C．此空间可能有电场，方向与电子速度垂直
D．此空间可能有电场，方向与电子速度平行
3．一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是( )
A．匀加速运动B．匀减速运动C．匀速直线运动D．在螺线管内来回往复运动
4、一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么这个空间是否存在电场或磁场，下列说法正确的是：（）
A 一定不存在电场
B 一定不存在磁场
C 一定存在磁场
D 可能既存在磁场，又存在电场
5、如图所示，在长直导线AB旁，有一带正电的小球用绝缘细线挂在O
说法正确的是：
A 小球受到磁场力的作用，其方向指向纸里
B 小球受到磁场力的作用，其方向指向纸外
C 小球受到磁场力的作用，其方向垂直AB向右
D 小球不受磁场力的作用
6、关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感强度B和粒子速度v三者方向间关系，下列说法正确的是：（）
A F、B、v三者必定均保持垂直
B F必定垂直B、v，但B不一定垂直v
C B
必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v D v必定垂直于F、B，但F一定垂直于B
7．如图8所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外。
有一束粒子对准a端射入弯管，被子有不同的质量和速度，但都是一价正离子则（）
A．只有速度大小一定的粒子才可以沿中心线通过变管
B．只有质量大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
C．只有动量大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
D．只有能量大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
8、如右图所示，质量为m的带电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感强度为B的匀强磁场方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量q，球与墙间的动摩擦因数为μ，小球下滑的最大速度为多少？最大加速度为多少？
9、如图所示，质量为m
，带电量为q的小环套在竖直绝缘棒上，棒所在的区域有相互垂直且都为水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E、磁感强度为B，小环与棒的动摩擦因数为μ。
求：（1）小环下滑过程中的最大加速度及此时的速度？（2）下滑过程中的最大速度？
教师寄语：不经巨大的困难，不会有伟大的事业。