5455安培力与洛伦兹力

1、绿 野 高 中 导 学 案科 目物理课 题5.4探究安培力（一）课 时1课时设 计许 静修 订班 级姓 名教学目标1知道什么是安培力及左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，会用安培力公式F=BIL解答有关问题。2通过演示、分析、归纳、使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想象能力。3. 通过对磁电式电流表内部构造的原理了解，加强理论联系实际，提高知识的迁移能力。重点安培力的方向的确定和大小的计算。难点对左手定则的理解学 习 过 程学 案导 案一、预习自学，探究问题（阅读教材P110-P114完成下列问题）1磁场对电流的作用力称为_2通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、

2、电流方向之间的关系，可以用_定则来判断：伸开_手使大拇指跟其余四指_，并且都跟手掌在一个平面内，让_垂直穿入手心，并使伸开的四指指向_的方向，那么大拇指所指的方向就是_的方向3、阅读教材P110P111页，理解左手定则，阅读教材P112P113页，理解影响安培力的因素，写出计算安培力大小的公式。4、阅读教材P114页，当电流和磁场不垂直时，如何处理，怎样得出计算安培力大小的计算公式？3、结合前面所学知识及参考资料明确磁感应强度的方向是如何规定的？再用类比电场强度的定义方法，从而得出磁感应强度的定义式。二、完成学案，提出问题我的疑问:_.三、合作探究，解决问题探究一：安培力的方向判断【例题1】画

3、出图中各磁场对通电导线的安培力的方向【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。【例题3】如图所示，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何？若通过方向相反的电流时，它们相互间的作用力的方向又如何？【变式训练】两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线 AB 是固定的，另一条 CD 能自由转动，它们通以图示方向的直流电时，CD 导线将()A逆时针方向转动，同时靠近导线 ABB顺时针方向转动，同时靠近导线 ABC逆时针方向转动，同时离开导线 ABD顺时针方向转动，同时离开导线 ABBI探究二：安培力的大小如何理解安培力计算公式F=BIL，

4、明确各个物理量的含义，及适用范围，特别是当电流和磁场不垂直时，怎样理解公式F=BILsin，其中怎样理解和确定导线的有效长度。1 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F的大小跟磁感应强度B、电流I和导线的长度L都成正比。F=BIL (B I L三者为两两垂直)2平行时：F03问题:若既不平行也不垂直呢？将B分解成B和B，F=BIL=BILsin（表示磁场方向与电流方向间的夹角，此公式仅适用于匀强磁场.）注意：1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.2弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图321)；相应

5、的电流沿L由始端流向末端【例题1】一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A0.4 NB0.2 N C0.1 N D0 N【例题2】将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列图中导线受安培力的大小。探究三：用磁感应强度定量的描述磁场的强弱及方向，请思考能不能用很小一段通电导体来检验磁场的强弱呢？再用类比电场强度的定义方法，从而得出磁感应强度的定义式。思考：下列说法正确的是（ ）A磁场中某处磁感强度的大小，等于长为L，通以电流I的一小段导线放在该处时所

6、受磁场力F与乘积IL的比值B一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零C因为BFIL，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比D磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关四、总结反刍 ，知识梳理1通电导线在磁场中受到的安培力方向，既与_垂直，又与_垂直，即垂直于_和_所确定的平面2匀强磁场中：当I B， F=BIL； 当I / B，F=0；当I与B有夹角q时，F=BIL sinq（将B分解成B和B），其中F=BIL=BILsin五、随堂检测，落实考点1如图所示，其中A、B图已知电流

7、方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出2将长为1 m的导线ac从中点b折成如图326所示的形状，放入B0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力大小为_N.3、匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到60×10-2N的磁场力，则磁场的磁感强度是_特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是_特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是_特六、课堂评价，布置学案1.完成资料本节练习题。2.预习下节导学案绿 野

8、 高 中 导 学 案科 目物理课 题5.4探究安培力（二）课 时1课时设 计许 静修 订班 级姓 名教学目标1、会用左手定则熟练地判定安培力的方向，会用安培力公式F=BIL解答有关问题。2、会解决在安培力作用下的力学综合问题重点会解决在安培力作用下的力学综合问题。难点会解决在安培力作用下的力学综合问题。学 习 过 程学 案导 案一、预习自学，探究问题1.安培力：_2.安培力的大小计算：FBILsin（是I与B的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即00，此时安培力有最小值，F=0N;00B900时，安培力F介于0和最大值之间.3.安培力的方

9、向判断：左手定则左手定则内容：_说明：（1）安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直但B与I的方向不一定垂直（2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；I1I2已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；已知F,I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定4.安培力公式的适用条件:公式FBIL一般适用于匀强磁场中IB的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用 如图所示，电流I1/I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力FBI2L，方向向左，同理I2对I1，安培

10、力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律二、完成学案，提出问题我的疑问:_.三、合作探究，解决问题<一>安培力的性质和规律：公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端如图所示，甲中：，乙中：L/=d(直径）2R（半圆环且半径为R)安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能例1、如下图所示，匀强磁场中放着通入相同电流的几段导线（均在纸面内），A、B端间距离都相等，受力的情

11、况是：A图(a)受力最小；B各图受力方向相同；C各图受力一样;D不能确定。<二>安培力作用下物体的运动方向的判断（1）电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向例1如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I时，下列说法中正确的是（ ）线圈圆面将有被拉大的倾向 线圈将向S极一端平移 线圈圆面将有被压小的倾向 线圈将向N极一端平移 A B C D （2）特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向例2如图，把一重力

12、不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，从上往下看，导线的运动情况（ ）A顺时针方向转动，同时下降 B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降 D逆时针方向转动，同时上升（3）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析例3、 如图所示, 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以如图方向的电流后,线圈的运动情况是: （ ）A.线圈向左运动 B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看

13、逆时针转动（4）利用结论法：两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势（5）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向例4、如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压

14、力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用讨论：若在其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，则A磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用D磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用<三>安培力作用下的物体平衡1有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题只是多了一个安培力而已2与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用：(1)闭合电路欧姆定律；(2)求安培力用公式FBIL；(3)物体平衡条件3在安

15、培力作用下的物体平衡的解题步骤和共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力例1.如图324所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是() 例2、质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是( )四、总结

16、反刍 ，知识梳理五、随堂检测，落实考点1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法,正确的有( ) A.安培力的方向与磁场方向垂直,同时又与电流方向垂直B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的安培力最大,此时导线必与磁场方向垂直C.若导线受到的安培力为0,导线所在处的磁感应强度必为0D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流大小有关2如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将( )A转动同时靠近磁铁 B转动同时离开磁铁C不转动，只靠近磁铁 D不转动，只离开磁铁3：如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒M

17、N的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)4在倾角为的光滑斜面上置一通有电流I、长为L、质量为M的导体棒，如图：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向；（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值和方向5如图7所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m长为l，通过的电流强度为I，匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？（mg-BIlcos，BIlsin）六、课堂评价，布置学案1.完成资料5.4节

18、习题2.预习下节导学案绿 野 高 中 导 学 案科 目物 理课 题5.5探究洛伦兹力（一）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fqvB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fqvB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

19、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（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时，fqvBsin.3、研究带电粒子在磁场中的运动（1）实验装置：_演示仪，如图547所示（2）实验

20、原理：玻璃泡内的电子枪(即阴极)发射出_，使泡内的低压_发出辉光，这样就可显示出电子的轨迹（3）实验现象：当没有磁场作用时，电子的运动轨迹是_当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹是_4、带电粒子的轨道半径和周期（1）轨道半径由知半径_（2）运动周期=_（3）特点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,它的轨道半径跟粒子的速率成_,而运动周期跟轨道半径和运动速率_二、完成学案，提出问题我的疑问：_三、合作探究，解决问题知识点一：洛伦兹力的大小洛伦兹力大小的推导如图所示，设有一段长度为L的通电导线,垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，若通过导线的电流为I，则该导线所受的安培力为F安ILB.若导线的

21、横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速度为v，在时间t内通过截面的电荷量QnSvtq.有电流强度的定义式知这段导线内含有的自由电荷数为整段导线所受的安培力F安可看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F的合力,即F安Nf.则每个自由电荷所受的洛伦兹力f的大小为fqvB.知识点二、带电粒子在洛伦兹力作用下运动轨迹1圆心的确定带电粒子垂直进入一个有界匀强磁场后的轨迹是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键首先，应有一个最基本的思路：即圆心一定在与速度方向垂直的直线上在实际问题中圆心位置的确定极为重要，通常有两种方法：(1)已知入射方向和出射方

22、向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图所示，图中P为入射点，M为出射点) (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图所示,P为入射点,M为出射点)2半径的确定和计算如图所示，利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)并注意以下两个重要的几何特点：(1)粒子速度的偏向角()等于回旋角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图557)，即2t.(2)相对的弦切角()相等，与相邻的弦切角()互补，即180°.3.运

23、动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角时，其运动时间可由下式表示：四、总结反刍 ，知识梳理洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别：洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功(2)联系：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大小关系：F安NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致,均可用左手定则进行判断特别提醒：(1)洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小(2)虽然安培力是洛伦兹力的宏观表现，但也不能简单地认为

24、安培力就等于所有定向移动的电荷所受洛伦兹力的和，只有当导体静止时，二者才相等五、随堂检测，落实考点（根据各层次，有选择的完成）1、关于电荷在磁场中的受力，下列说法中正确的是()A静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用，运动电荷一定受洛伦兹力的作用B洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行C洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直D带电粒子运动方向与磁场方向平行时，一定不受洛伦兹力的作用2、如图所示，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，并说明洛伦兹力的方向3、空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的

25、粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不计重力下列说法正确的是()A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大4有一圆形边界的匀强磁场区域，一束质子流以不同的速率，由圆周上的同一点沿半径方向射入磁场，质子在磁场中()A路程长的运动时间长 B速率小的运动时间短C偏转角度大的运动时间长 D运动的时间有可能无限长六、课堂评价，布置学案1、完成教材P120习题2、预习完成下

26、节导学案一、抽查提问课前预习情况。二、各小组长督促完成，并收集本组存在的问题三、各小组合作探究，完成相关问题。四、学生总结，组间讨论，师生修正五、各自独立完成，教师提问，并点拨解答中存在的问题。绿 野 高 中 导 学 案科 目物 理课 题5.5探究洛伦兹力（二）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会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会用公式fqvB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重点1、会用左手定则判断洛伦兹力的方向，会用公式fqvB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

27、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关于洛伦兹力，以下说法中正确的是()A带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用B若带电粒子经过磁场中某点时所受的洛伦兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零C洛伦兹力对运动电荷一定不做功D洛伦兹力对运动电荷做功不一定为零2如图5511所示是表示磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷的洛伦兹力f的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B，v，f两两垂直)()3关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是()A安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B安培力和洛伦兹力的本质都是磁场对运动电荷的作用力C这两种力都是效果力，其实并不存在

28、，原因是不遵守牛顿第三定律D安培力可以对通电导体做功，洛伦兹力对运动电荷永不做功4如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正负离子(不计重力)，从点O以相同的速率先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正负离子在磁场中()A运动时间相同B运动轨道的半径相同C重新回到边界时速度的大小和方向相同D重新回到边界的位置与O点距离相等5.有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图5513所示为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？二、完成学案，提出问题我的疑问：_三、合作探究，解

29、决问题（根据各层次，有选择的完成）1关于电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小，下列说法正确的是()A在磁场中，静止电荷一定不受洛伦兹力作用，运动电荷一定受洛伦兹力的作用B在磁场中，运动电荷不一定受到洛伦兹力作用C运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零D在磁场中，运动电荷的轨迹一定是曲线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三者方向之间的关系，下列说法正确的是()Af、B、v三者必定均保持垂直Bf必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vCB必定垂直于f、v，但f不一定垂直于vDv必定垂直于f、B，但f不一定垂直于B3在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断不正确的是()4

30、一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中()A做圆周运动B沿轴线来回运动C做匀加速直线运动 D做匀速直线运动5.如图5515所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A沿路径a运动B沿路径b运动C沿路径c运动 D沿路径d运动6一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，若磁感应强度突然加倍，则粒子()A速率加倍，周期减半 B速率不变，半径减半C速率不变，周期不变 D速率减半，半径减半7.如图所示，截面为正方形的容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直磁场射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则下列叙述中正确的是()A从两孔射出的电子速率之比vcvd21B从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比tctd12C从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比acad1D从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比acad218.如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示.粒子编号质量电荷量(q>0)