1.洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。 计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F 安
=BIL ；其中I=nesv ；设导线中共有N 个自由电子N=nsL ；每个电子受的磁场力为F ，
则F 安=NF 。由以上四式可得F=qvB 。条件是v 与B 垂直。当v 与B 成θ角时，F=qvB sin θ。
2.洛伦兹力方向的判定
在用左手定则时，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。
3.洛伦兹力大小的计算
带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式： Bq
m T Bq
mv r π2,==
4.带电粒子在匀强磁场中的偏转 ⑴穿过矩形磁场区。一定要先画好辅助线（半径、速度及延长线）。偏转角由sin θ=L /R 求出。侧移由R 2
=L 2
-(R-y )2
解出。经历时间由
Bq
m t θ=
得出。
注意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！
⑵穿过圆形磁场区。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏角可由R
r =2tan θ
求出。经历时间由Bq
m t
θ=
得出。
注意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。
1：如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷为e ），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？ 解：正负电子的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、
射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r ，由图还看出经历时间相差2T /3。答案为射出点相距Be
mv s
2=，时间差为
Bq
m t 34π=
?。关键是找圆心、找半径和用对称。
2：一个质量为m 电荷量为q 的带电粒子从x 轴上的P (a ，0)点以速度v ，沿与x 正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y 轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B 和射出点的坐标。
M
N
x
O
解：由射入、射出点的半径可找到圆心O /，并得出半径为aq
mv B Bq
mv a r 23,3
2=
==得；
射出点坐标为（0，a 3）。
3：磁流体发电机原理图如右。等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？
解：由左手定则，正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。所以上极板为正。正、负极板间会产生电场。当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时，达到最大电压：U=Bdv 。当外电路断开时，这也就是电动势E 。当外电路接通时，极板上的电荷量减小，板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的正负离子又将发生偏转。这时电动势仍是E=Bdv ，但路端电压将小于Bdv 。
在定性分析时特别需要注意的是：
⑴正负离子速度方向相同时，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反。
⑵外电路接通时，电路中有电流，洛伦兹力大于电场力，两板间电压将小于Bdv ，但电动势不变（和所有电源一样，电动势是电源本身的性质。）
⑶注意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析。在外电路断开时最终将达到平衡态。
一．（16分）如图所示，坡道顶端距水平面高度为h ，质量为m 1的小物块A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A 制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M 处的墙上，另一端与与质量为m 2的档板相连，弹簧处于原长时，B 恰好位于滑道的末端O 点。A 与B 碰撞时间极短，碰撞后结合在一起共同压缩弹簧。已知在OM 段A 、B 与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g ，求 （1）物块A 在档板B 碰撞瞬间的速度v 的大小；
（2）弹簧最大压缩时为d 时的弹性势能E P
（设弹簧处于原长时弹性势能为零）。
解．（16分）
（1）由机械能守恒定律得，有
2
111
12
m g h m v =
①
v =
②
（2）A 、B 在碰撞过程中内力远大于外力，由动量守恒，有
/
112()m v m m v
=+ ③
A 、
B 克服摩擦力所做的功
W ＝12()m m gd μ+ ④
由能量守恒定律，有
/2
12121()()2
P m m v
E m m gd
μ+=++ ⑤
解得：2
1
1212
()P m E gh m m gd
m m μ=
-++ ⑥
二． (20分)如题25图，半径为R 的光滑圆形轨道固定在竖直面内。小球A 、
B 质量分别为m 、βm （β为待定系数）。A 球从工边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B 球相撞，碰撞后A 、B 球能达到的最大高度均为
R
41,碰撞中无机械能损失。重力加速度为g 。试求：
（1）待定系数β;
（2）第一次碰撞刚结束时小球A 、B 各自的速度和B 球对轨道的压力; （3）小球A 、B 在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度，并讨论小球A 、
B 在轨道最低处第n 次碰撞刚结束时各自的速度。
解：（20分）
解：（1）由mgR ＝
4
m gR +
4
m gR
β得
β＝3
（2）设A 、B 碰撞后的速度分别为v 1、v 2，则
2
112m v =
4
m g R
2212m v β=
4
m gR
β
设向右为正、向左为负，解得 v 1
＝
v 2
＝
设轨道对B 球的支持力为N ，B 球对轨道的压力为N /
，方向竖直向上
为正、向下为负。则
N －βmg ＝2
2v m
R
β
N /＝－N ＝－4.5mg ，方向竖直向下
（3）设A 、B 球第二次碰撞刚结束时的速度分别为V 1、V 2，则
1212
22121122
m v m v m V m V m gR m V m V βββ--=+???=+??
解得：V 1
＝－V 2＝0
（另一组：V 1＝－v 1，V 2＝－v 2，不合题意，舍去） 由此可得：
当n 为奇数时，小球A 、B 在第n 次碰撞刚结束时的速度分别与第一次碰撞刚结束时相同
当n 为偶数时，小球A 、B 在第n 次碰撞刚结束时的速度分别与第二次碰撞刚结
束时相同
三 (16分)如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，左侧靠在竖直墙壁上，
小车的四分之一圆弧轨道是光滑的，在最低点B 与水平轨道BC 相切，BC 的长度是圆弧半径的10倍，整个轨道处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从A 点正上方某处无初速下落，恰好落入小车圆弧轨道滑动，然后沿水平轨道滑行至轨道末端C 处恰好没有
滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力是物块重力的9倍，小车的质量是物块的3倍，不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。求：
⑴物块开始下落的位置距水平轨道BC 的竖直高度是圆弧半径的几倍？ ⑵物块与水平轨道BC 间的动摩擦因数
11．（17分）如图所示，沿水平方向放置一条平直光滑槽，它垂直穿过开有小孔
的两平行薄板，板相距3.5L 。槽内有两个质量均为m 的小球A 和B ，球A 带电量为+2q ，球B 带电量为-3q ，两球由长为2L 的轻杆相连，组成一带电系统。最初A 和B 分别静止于左板的两侧，离板的距离均为L 。若视小球为质点，不计轻杆的质量，在两板间加上与槽平行向右的匀强电场E 后（设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成，不影响电场的分布），求：⑴球B 刚进入电场时，带电系统的速度大小；⑵带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间及球A 相对右板的位置。
解：⑴m
qEL v 2= ⑵A 在右板右边L /6处时速度
第一次为零。总时间Eq
mL t 23
7=
（提示：向右第一个L 过程用动能定理2
1
2212mv EqL ?=
，向右运动2.5L 过程用
动能定理：2
2
2215.12mv L Eq L Eq ?=
?-?，
设再经过x 第一次速度为零，全过程用动能定理：
035.12=-?-?Eqx L Eq L Eq ，得
v 1=2 v 2，x =L /6。
三段分别用动量定理：2Eqt 1=2mv 1，Eqt 2=2m (v 1- v 2)， 3Eqt 3=2mv 2，其中m
qEL v 21
=
。） 较难
5.6洛伦兹力与现代科技 教材分析 本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电磁学知识的综合。通过对本节知识的学习，学生能够把洛伦兹力和动力学知识有机地结合起来，加深对力、磁场知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力。 教学目标 1．知识与技能 (1)理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 (2)会分析利用磁场控制带电粒子运动问题。 (3)知道质谱仪的工作原理。知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。 2．过程与方法 通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题，培养学生的分析推理能力。 3．情感、态度与价值观 通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。 教学重点难点 重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题。 难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。 教学方法 讲述法、分析推理法。 教学过程
一．带电粒子在磁场中的圆周运动 (1)运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。 【注意】 带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。 通过“思考与讨论”，使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期T 与粒子所带电荷量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。 [出示投影] 一带电量为q ，质量为m ，速度为v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，其半径r 和周期T 为多大？ [问题1]什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力？[洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力] [问题2]向心力的计算公式是什么？[F ＝mv 2/r ] [教师推导]粒子做匀速圆周运动所需的向心力F ＝m v 2r 是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以qvB ＝mv 2/r ，由此得出r ＝mv qB ，T ＝2πr v ＝2πm qB ，可得T ＝2πm qB 。 (2)轨道半径和周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式。 ①轨道半径r ＝mv qB ②周期T ＝2πm /qB 【说明】 (1)轨道半径和粒子的运动速率成正比。 (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关。 例1.如图所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电
高中物理洛伦兹力的知识点介绍 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。 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.即使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。 4.洛伦兹力不做功，安培力能够做功。 安培力与洛伦兹力的方向判定 即使洛伦兹力和安培力的方向都由左手定则判定，但它们又是有区别的。 安培力方向判定的左手定则中，四指指向电流方向;而洛伦兹力方向判定的左手定则却是，四指指向正电荷的运动方向，负电荷受力与正电荷方向相反。
浅谈高二、高三物理的衔接教学 一、问题的提出 紧张而忙碌的高二学年即将结束了，我们年级的学生即将步入高三。从我们以前的经验和教训知道，学生在刚步入高三的一个月左右的时间内感觉知识综合度大，知识的跨度和梯度高，出现教学的严重不适应，一些平时中等的同学甚至出现作不起作业或错误率非常高。不少同学花费了很多精力，但成绩却不理想，甚至产生了畏难情绪。高中物理涉及到力、热、电、光和原子物理等方面的知识，在物理高考中强调考查理解能力、实验能力、推理能力、分析综合能力和运用数学工具解决物理问题的能力，试题灵活多变。高三复习主要以这一要求作为蓝本，通过高一、高二的物理教学就学生的能力还不能顺利达到这一要求。根据教育心理学理论“当新知识与原有知识存在着较大梯度，或是一成拐点时；当学生对知识的接受，需要增加思维加工的梯度时，就会形成教学难点。所以要求教师对教材理解深刻，对学生的原有知识和思维水平了解清楚，在会形成教学难点之处，把信息传递过程延长，中间要增设驿站，使学生分步达到目标；并在中途经过思维加工，使部分新知识先与原有知识结合，变为再接受另一部分新知识的旧知识，从而使难点得以缓解。”因此高二、高三物理的衔接教学问题变得日益重要起来，如何组织高三衔接教学，才能更好的提高学生学习的效率呢？ 二、现阶段学生的学习状况 在物理新课教学中，如果按教学目标层次可以分为知道、理解、运用、方法、能力五个循序渐进的层次，通过教学学生是否达到了我们预期的目标与要求呢？笔者曾经对四十名同学作过随机调查其中包括A类生10名、B类生20名、C类生10名，生源来自德中与五中。在电磁学学完后，请学生说《电磁感应》这章的目录有哪些内容？能够准确完整说出的有3人，能说出三个部分以上的有9人，有4人什么都不知道。看来我们老师更多是生活在自己设想的假象中。现阶段学生学习情况与高三的要求差距在于以下几个方面 1、学生对所学知识无积累，过目即忘的本领令人叹服 2、学生对所学知识不能应用，听得懂，做不起 3、对知识缺乏应有的系统性，不能对所学知识进行结构建立 4、知识综合能力差，对跨章节、跨板块的问题缺乏必要的综合分析能力 三、如何进行衔接教学 教师要研究物理教材，物理教学方法和教材结构，知道学生掌握了哪些知识，掌握到什么水平以及获取这些知识的途径，在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究教学难点，设置合理的教学层次、实施适当的教学方法，降低“台阶”，保护学生物理学习的积极性，使学生树立起学好物理的信心。正如高中物理教学大纲所指出教学中“应注意循序渐进，知识要逐步扩展和加深，能力要逐步提高”。衔接教学应以学生现有知识为教学的“生长点”逐步扩展和加深；教材的呈现要难易适当，要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高，让教学内容在不同阶段重复出现，逐渐扩大范围加深深度。 1、以会考为契机、以电磁学为载体扎实学生的基础知识。 电磁学是高中物理的难点知识，它抽象性高，综合性强，建议会考复习以电磁学为载体，涵盖力学知识突破难点、温故而知新的目的 例如图所示，在水平桌面上放置一个由两根绝缘棒组成的 “V”形竖直导轨，棒上各穿上一个可沿棒无摩擦滑动的、质量 为m＝40g、带电量为q＝2×10－6C的正电荷小球（可当作点电 荷），将小球从同高度的A、B由静止释放（g＝10m/s2）。 （1）两球相距多远时速度达到最大？ （2）两球同时到达最高点时相距L＝1.8m，此时系统电势能比释放时少多少？
洛伦兹力的特点以及带电粒子在匀强磁场中的运动 一、基础知识 （一）洛伦兹力 1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力． 2、洛伦兹力的方向 (1)判定方法 左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心； 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指——指向洛伦兹力的方向． (2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v ，即F 垂直于B 和v 决定的平面(注意：洛伦兹力不做功)． 3、洛伦兹力的大小 (1)v ∥B 时，洛伦兹力F ＝0.(θ＝0°或180°) (2)v ⊥B 时，洛伦兹力F ＝q v B .(θ＝90°) (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝0. （二）带电粒子在匀强磁场中的运动 1、若v ∥B ，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动． 2、若v ⊥B ，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做匀速圆周运动． 3、圆心的确定 (1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，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道的圆心(如图甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点)． (2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，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迹的圆心(如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点)． 4、半径的确定 可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 5、运动时间的确定 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为θ时，其运动 时间表示为：t ＝θ2π T (或t ＝θR v )．
洛伦兹力 在这篇文章内，矢量与标量分别用粗体与斜体显示。例如，位置矢量通常用表示；而其大小则用来表示。 不同电荷量的带电粒子，由于磁场（磁场方向从银幕内指出来）的影响，感受到洛伦兹力的作用，所呈现的可能运动轨道。 由于磁场的影响，电子射束的移动路径呈圆形。电子经过的路径会有紫色光发射出来。这是因为电子与玻璃球内的气体分子碰撞而产生的现象。 在电动力学里，洛伦兹力 (Lorentz force) 是运动于电磁场的带电粒子所感受到的作用力。洛伦兹力是因荷兰物理学者亨德里克·洛伦兹而命名。根据洛伦兹力定律，洛伦兹力可以用方程，称为洛伦兹力方程，表达为 ； 其中，是洛伦兹力，是带电粒子的电荷量，是电场，是带电粒子的速度，是磁场。 洛伦兹力定律是一个基本公理，不是从别的理论推导出来的定律，而是由多次重复完成的实验所得到的同样的结果。 感受到电场的作用，正电荷会朝着电场的方向加速；但是感受到磁场的作用，按照右手定则，正电荷会朝着垂直于速度和磁场的方向弯曲（详细地说，假设右手的大拇指与同向，食指与同向，则中指会指向的方向）。 洛伦兹力方程的项目是电场力项目，项目是磁场力项目。处于磁场内的载电导线感受到的磁场力就是这洛伦兹力的磁场力分量。
洛伦兹力方程的积分形式为 。 其中，是积分的体积，是电荷密度，是电流密度，是微小体元素。洛伦兹力密度是单位体积的洛伦兹力，表达为： 。 历史 亨德里克·洛伦兹 1892年，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹提出洛伦兹力的概念。但是，在洛伦兹之前，就已经有发掘出洛伦兹力方程的形式，特别是在詹姆斯·麦克斯韦的1861 年论文《论物理力线》里的公式 (77)： 、 、 ；
洛伦兹力的应用 教学目标： 1.知识与技能 （1）理解运动电荷垂直进入匀强磁场时，电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。（2）能通过实验观察粒子的圆周运动的条件以及圆周半径受哪些因素的影响。推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径周期公式，并会应用它们分析实验结果，并用于解决实际问题。 2.过程与方法 多媒体和演示实验相结合 3.情感态度及价值观 培养科学的探究精神 教学重点：掌握运动电荷在磁场中圆周运动的半径和周期的计算公式以及运用公式分析各种实际问题。 教学难点：理解粒子在匀强磁场中的圆周运动周期大小与速度大小无关。 教具：洛伦兹力演示仪 复习导入： 提问学生带电粒子在磁场中的受力情况： （1）平行进入磁场中：F=0；粒子将做匀速直线运动。 （2）垂直进入磁场中：F=Bqv。 猜想：粒子将做什么运动？ 教学过程： 一、理论探究： 匀速圆周运动的特点：速度大小不变；速度方向不断发生变化；向心力 大小不变；向心力方向始终与速度方向垂直。 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹 力对带电粒子不做功且洛仑兹力大小不变。 洛伦兹力对电荷提供向心力，故只在洛伦兹力的作用下，电荷将作匀速 圆周运动。 二、实验演示： 用Flash演示正电荷和负电荷垂直进入匀强磁场中得运动。 介绍洛伦兹力演示仪： （1）加速电场：作用是改变电子束出射的速度 （2）励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心匀强磁 场。 实验过程：a、未加入磁场时，观察电子束的轨迹； b、加入磁场时，观察电子束的轨迹；
c 、改变线圈电流方向时，观察电子束的轨迹。 结论：带电粒子垂直进入匀强磁场时，做匀速圆周运动。 提问：若带电粒子是以某个角度进入磁场时，运动轨迹是什么呢？ 用Flash 演示带电粒子以某个角度进入磁场时的运动轨迹。 提问：为什么轨迹是螺旋形？ 小结：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件： （1）、匀强磁场 （2）、B ⊥V （3）、仅受洛伦兹力或除洛伦兹力外，其它力合力为零. 三、半径与周期 推导过程： 得： 提问： 磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径将 增大 。 粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径将 减小 。 .......（1） .. (2) 由（1）（2）可得： 提问：周期与速度、半径有什么关系？ 四、应用 例1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v 和2v 沿垂直于磁 场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ 例2、已知两板间距为d ，板间为垂直纸面向内的匀强磁场，带 电粒子以水平速度V 垂直进入磁场中，穿过磁场后偏转角 为30o 。求： （1） 圆心在哪里？ （2） 圆心角为多大？ （3） 轨道半径是多少？ （4） 穿透磁场的时间？ 五、作业：P123 1,2,3,4题 r mv Bqv 2=Bq mv r =v r T ?=π2Bq mv r =Bq m T π2=
探究洛伦兹力的表达式 开发区一中胡志凌 新课改最推崇的二字便是“探究”，在教材中也有着很多体现，“探究求合力的方法”“探究加速度与力和质量的关系”……当然由于或限于学生的理解能力、或限于高中学校的实验条件、或限于编写者的顾虑等原因，教材也没有拘泥于一味的要求探究，而是采用了陈述和探究相结合的方式。全国各地的高中教师在自己对相关物理知识的理解基础之上，结合教材演绎出了各具特色的不同知识点的探究方案，所以我也凑凑热闹，谈谈我对探究洛伦兹力的表达式的一点思考。 教材本节的题目是《磁场对运动电荷的作用力》，教材中的处理方法是：用生活实例引入新课，演示阴极射线在磁场中的偏转实验观察结果，比照安培力分析总结洛伦兹力的左手定则，利用电流的微观解释结合安培力的知识推导洛伦兹力的表达式，最后研究显像管的工作原理。基本思路吻合教材经常使用的“提出问题----解决问题----实际应用”的思维方式，文字简明扼要，给教师留下了足够自由发挥的空间。本着锻炼学生思维的目的，我在这儿采用了和教材不一样的处理方法。 【教学过程】 一、引课设计 课前小测：如图所示，当一个带正电的粒子沿虚线水平向右飞过时，不考虑地磁场带来的影响，小磁针会如何运动？为什么？ 学生很容易答出小磁针的北极会转向纸外，原因是带电粒子的定向移动形成等效电流，从而产生磁场使得小磁针在磁场作用下转动。 顺接学生回答的余韵提出质疑1：既然运动电荷对磁体（磁场）有力的作用，那么磁场对运动电荷有没有力的作用呢？ 二、设计并动手实验，观察现象 提出本节课的目标：本节课我们来研究这个力，需要设计实验来验证这个力是否存在，它的大小和方向如何确定，在日常生活中的应用。 探究活动1：首先我们需要设计一个实验来验证这个力是否存在，请同学们分小组讨论设计自己的实验方案。设计的时候要注意：本实验中使用到的实验仪器大家可能没有见过，同学们可以想出你想要达到的功能，然后向全班同学和老师寻求帮助看有没有相应的仪器。 学生通过讨论很容易发现困难所在： 1、需要有能够产生运动电荷的仪器 2、需要想办法让我们看到运动电荷的轨迹 结果老师介绍了阴极射线管，学生很容易就设计了实验方案，并预测了实验可能看到的现象。 三、探究判断洛伦兹力的方向 实验结果表明运动电荷在磁场中受到力的作用，这个力叫做洛伦兹力。 质疑2：为什么运动电荷在磁场中会受到力的作用，和我们已经学过的知识有什么可以联系的地方？ 学生轻松回答出：运动电荷形成等效电流会受到安培力的作用，所以运动电荷受到磁场的作用力。 追问质疑3：究竟是因为电流受到安培力而使运动电荷受到洛伦兹力还是运动电荷受到到洛伦兹力而是电流受到安培力？这两个力在本质上有什么关系？ 安培力是洛伦兹力的宏观表现 探究活动2：洛伦兹力的方向如何判断？结合三个问题思考 1、洛伦兹力和安培力的关系 2、不同电荷的运动方向和电流方向的关系 3、安培力方向的判断方法。 由学生总结出正负电荷的左手定则，并用前面观察到的实验结果进行验证。
浅谈安培力的性质 通常认为安培力的性质和洛伦兹力一样，都是磁场力。关于安培力与洛伦兹力的关系已经老生常谈，笔者在此拾人牙慧，也略有新悟。按照力的性质来分类，要根据力的定义、产生力的原因机理来确定。 一、安培力与洛伦兹力 所谓安培力就是载流回路在外磁场受到的力。由于电流是电荷定向移动形成的，因此我们通常认为，安培力实质上是磁场对形成电流的运动电荷的洛伦兹力的总和，即安培力是作用在自由电荷上洛伦兹力的宏观表现。现行教材也据此由安培力公式导出洛伦兹力公式。而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力。据此，从宏观、微观都应该认为安培力的性质是磁场力。 二、晶格碰撞与霍尔效应 许多物理学及电磁学书中，认为载流导线在磁场中受到安培力的原因是：由于形成电流的所有做定向漂移运动的自由电子，在磁场中都受洛伦兹力而产生侧向漂移。这些电子做侧向漂移运动时，不断与晶格碰撞，将其动量传给晶格，因而导线便受到了安培力。 这种对安培力和洛伦兹力的解释似乎很有道理。但仔细分析一下，便发现有不妥之处。自由电子在磁场中受洛伦兹力的作用，要做侧向漂移与晶格碰撞形成安培力。但自由电子这种侧向漂移很快就不存在了。因为这种侧向漂移将使电子在一侧积累而形成负电荷层；同时在另一侧由于电子减少而形成正电荷层；如图1所示。这实际上就是霍尔效应。这样就构成了阻止自由电子做侧向漂移运动的电场，直到该电场对这些自由电子所施加的电场力与其所受的洛伦兹力平衡为止。这样，自由电子的侧向漂移运动就终止了，也就谈不上由于自由电子的侧向漂移运动而发生的与晶格碰撞的动量传递，也就是没有安培力了。 针对这种有明显矛盾的解释，我们不妨再以形成霍尔效应的电荷为研究对象继续分析下去。在磁场中的载流导线由于霍尔效应，在导线内部产生霍尔电场，该电场对做定向漂移运动的自由电子所施加的电场力很快与其所受的洛伦兹力平衡。既然自由电子受到霍尔电场的作用力，那么形成霍尔电场的电荷必定受到自由电子的反作用力，如图2所示。该力作用在产生霍尔电场的电荷上。而这些电荷也没有因此而越出导线，就该考虑它们与晶格的作用了。晶格对形成霍尔电场的电荷有力的作用，这些力的反作用力作用在晶格上，最终在宏观上就形成了磁场对载流导体所施加的安培力。 这种霍尔电场说解决了晶格碰撞说的安培力只能瞬间存在的矛盾，但是忽略了一个环节，就是自由电子受到霍尔电场对它所施加的电场力与它所受的洛伦兹力达到平衡之前这个瞬间过程。这个时候自由电子所受洛伦兹力小于霍尔电场力，肯定会做侧向漂移运动，与晶格碰撞，否则将越出导线。所以这些自由电子
洛伦兹力的大小、方向及公式 一、单项选择题 1.（09年广东理科基础）带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是 （ ） A ．洛伦兹力对带电粒子做功 B ．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C ．洛伦兹力的大小与速度无关 D ．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 2.有一束电子流沿x 轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z 轴上的P 点处所产生的磁场方向是（ ） A 、y 轴正方向 B 、y 轴负方向 C 、z 轴正方向 D 、z 轴负方向 3.（泰州市2008届第二学期期初联考）“月球勘探者号”空间探 测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探，在月球重力分布、 取得了新的成果。月球上的磁场极其微弱,通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况。如图是探测器通过月球表面①、②、③、④四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同)，设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是（ ） A. ①②③④ B. ①④②③ C. ④③②① D. ③④②① 4．在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图中的哪一个？（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，不计粒子的重力） ( ) 二、双向选择题 5．海南省海口市2010届高三调研测试如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向 飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从ab 边离开磁场的电子中，下列判断正确的是 （ ） A.从b 点离开的电子速度最大 B.从b 点离开的电子在磁场中运动时间最长 C.从b 点离开的电子速度偏转角最大 D.在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹线一定重合 6．（烟台市2008届第一学期期末考）如图所示，在x 轴上方存在磁感应强度为B 的匀强磁场，一个电子（质量为m ，电荷量为q ）从x 轴上的O 点以速度v 斜向上射入磁场中，速度方向与x 轴的夹角为45°并与磁场方向垂直.电子在磁场中运动一段时间后，从x 轴上的P 点射出磁场. 则 （ ）
感生电动势和动生电动势问题探讨 物理科郑生 人教版高中物理教材“选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况”中，讲述了感生电动势和动生电动势问题，在讲到动生电动势中的非静电力问题时，讲了这样一句话：“非静电力与洛伦兹力有关”，这句话讲得很含糊，到底非静电力是不是洛伦兹力，如果不是，那么非静电力又是什么力？教材未作进一步阐述，笔者查阅与教材相配套的教师教学用书后发现，教材这样处理“主要是为了降低难度”，这是可以理解的，然而，这却导致了学生对这一问题产生了疑惑，搞不清非静电力是什么力，从而也搞不清动生电动势是如何产生的、非静电力是如何做功的、棒中能量是如何转化的、安培力与洛伦兹力之间是什么关系等问题。针对目前的现状，笔者认为有必要对相关问题进行深入探讨。 本文先回顾相关内容，再澄清错误认识。 如图所示，水平放置的导体框架，宽L=0.50m ，接有电阻R=0.20Ω，匀强磁场垂直框架平 面向里，磁感应强度B=0.40T.一导体棒ab 垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体ab 的电阻均不计.当ab 以v=4.0m/s 的速度向右匀速滑动时，求： （1）ab 棒中产生的感应电动势大小； （2）维持导体棒ab 做匀速运动的外力F 的大小；υ 1 F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2 υ1F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2F 合F 外
υ1 F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2 +++ E F 电=q E 二、内容的回顾 1.教材中的内容 教材选修3-2第四章第5节在阐述“电磁感应现象中的洛伦兹力”问题时，给出了一个栏目“思考与讨论”，内容如下： 图1如图1，导体棒在匀强磁场中运动。 （1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？ （2）导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？ （3）导体棒哪端的电势比较高？ （4）如果用导线把C 、D 两端连接到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流是沿什么方向的？ 在这一栏目之后，教材未作阐述就直接给出了结论：导体棒“相当于一个电源”，同时指出：“非静电力与洛伦兹力有关。”可见，教材中的阐述较简单。 2.某些资料中的内容 笔者翻阅了一部分教辅资料后发现，关于动生电动势中洛伦兹力的认识有错误，不妨列举两例： （1）在“创新方案?高中新课标同步创新课堂?物理（配人教版选修3-2）”中是这样说的：“导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势叫动生电动势，它是由于导体中自由电子受到洛伦兹力作用而引起的，使自由电子做定向移动的非静电力就是洛伦兹力。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力。 （2）在“教材解析?高中物理?选修3-2”中是这样说的：“产生动生电动势的导体相当于电源，其中所谓的非静电力就是洛伦兹力，”“电动势的大小等于移动单位正电荷时洛伦兹力所做的功。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力，洛伦兹力做了功。 综合以上回顾可见，关于动生电动势中洛伦兹力的认识，现行教材进行了淡化处理，而部分教辅资料中则存在错误，加上部分教师对此也有模糊认识，从而导致教学中出现混乱局面，搞不清是怎么回事，教师如不及时澄清，势必影响后续知识的学习。 三、认识的澄清 1.洛伦兹力与非静电力的关系 -----F 外
对安培力是洛仑兹力的宏观表现的理解 蔡先之 江苏省宿迁市青华中学 【摘 要】本文分析了安培力是洛仑兹力的宏观表现的理解中常见观点存在的问题，探讨了解释的方法。 【关键词】安培力 洛仑兹力 霍尔电场 电场力 【中图分类号】O441 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）07－0130－02 安培力是磁场对载流导体的作用力。由实验可知电流元 I dl受到的安培力：d F A＝B×I dl（1） 一 对安培力是洛仑兹力的实现表现的理解 安培力产生的原因是什么呢？中学物理课本中解释为洛仑兹力的宏观反映。对于这个观点的理解常有以下几种：第一，导体中作定向运动的电子，受到洛仑兹力作用而与导体晶格发生侧向碰撞，将动量传递给导体，其宏观效果就表现为导体受到安培力的作用。这种解释虽然简单，但仔细分析就会发现问题，不能自圆其说。（1）沿着导体纵向运动形成电流的自由电子，也应与导体晶格碰撞，也应把获得的能量传递给导体，这似乎应该同时存在沿着导体方向的安培力，然而实验表明沿导体纵向的安培力并不存在。（2）安培力是持续的。自由电子与导体晶格的碰撞也应当是持续的，这将导致晶格热运动的加剧，不断产生焦耳热。这样处于磁场内外的两个相同导体，维持同一电流，在相等时间内，前者放出的焦耳热应多于后者。然而实际上两者却无差异。（3）处于磁场的载流导体要产生霍尔效应。稳定状态下，自由电子在横向受到平衡的洛仑兹力和霍尔电场力，它不再侧向飘移，更谈不上和导体晶格的侧向碰撞。如此说来，安培力似乎应不复存在，但实际上安培力依然存在。由此可见，安培力的微观成因不能用电子与导体晶格的侧向碰撞来解释。 第二，根据经典导电理论，金属导体是由带正电的原子实组成的晶格结构，晶格之间有带负电的自由电子，当导体上加有外电场时，自由电子逆外电场方向定向漂移（这里不考虑热运动），从而形成沿外电场方向的电流。当加入外磁场后，定向运动的自由电子因受洛仑兹力而发生偏转。这种侧向偏转运动将使电子在导体的一侧积累而形成负电荷层，同时，对面的一侧因电子减少而形成正电荷层，霍耳电场阻止自由电子侧向偏转。开始时，霍耳电场随自由电子的不断偏转而增强，自由电子受到的霍耳电场力也不断增大。当该电场力与洛仑兹力相平衡时，自由电子的偏转运动终止，自由电子仍以无外磁场时的速度定向运动。上述过程达到稳定一般是瞬间完成的。导体内自由电子在外磁场下侧移达到稳定后，导体内存在稳定的霍耳电场。该电场对自由电子施加电场力的同时，也对带正电的晶格施加电场力。自由电子受到的霍耳电场力与洛仑兹力平衡，受净力为零，而晶格受到的霍耳电场力，宏观上表现为载流导体所受的安培力，即：载流导体内自由电子受的洛仑兹力是通过霍耳电场传递给晶格的。上述过程看起来合情合理，但仔细分析会发现这种观点也存在问题，霍耳电场与导体固结，电场对晶格的作用力作用在导体上，而晶格对电场的作用力也作用在导体上，此二力为平衡力，怎么会表现出宏观作用力——安培力呢？ 第三，安培力是导体内自由电子受的洛仑兹力的合力这种观点存在两个问题：第一，洛仑兹力作用在导电粒子上，而安培力作用在导体上；第二，洛仑兹力是怎样传递给导体的未作任何解释，机制不清。 二 针对理解中存在的问题，提出解释 第一种情况载流导体在磁场中处于静止状态时（将导体固定不动），受到的安培力是怎样产生的？如图1所示，位于匀强磁场B中的导体处于静止状态。导体中的自由电子以速度v向右运动形成电流。在洛仑兹力f－L的作用下，自由电子作侧向漂移，使电子在导体的下侧积累而形成负电荷层，同时上侧形成正电荷层，其间形成一横向电场，即霍尔电场。霍尔电场阻碍电子继续侧向漂移，直到该电场对电子所施加的电场阻力f－H（霍尔电场力）与其所受的洛仑兹力f－L平衡时，电子的侧向漂移停止，而仅作沿导体纵向的运动，霍尔电场达到稳定状态。该电场强度：E＝－v×B （2）静止导体中各带电粒子的受力情况是： 1．自由电子受两个力作用 （1）洛仑兹力：f－L＝－ev×B （3）（2）霍尔电场力：f－H＝－e E H＝ev×B （4）2．导体晶格正离子受力为 （1）洛仑兹力：f＋L＝0 （5）（2）霍尔电场力：f＋H＝e E H＝－ev×B （6）3．霍尔电场受两个力作用 （1）自由电子对霍尔电场的反作用力： f'－H＝－f－H＝－ev×B （7）（2）晶格正离子对霍尔电场的反作用力： f'＋H＝－f＋H＝ev×B （8）在上述各力中，哪些力直接作用于导体并导致导体的运动呢？很显然，只有构成导体骨架的晶格正离子及霍尔电场所受的力，方能起到这种作用。所以将（5）、（6）、（7）、（8）式相加（矢量和）得： f＋L＋f＋H＋（－f－H）＋（－f＋H）＝0－f－H＝－ev×B （9）对（9）式应作如下解释：我们将与导体固连的晶格正离子和形成霍尔电场的电荷作为研究对象，进行受力分析：由于导体相对磁场静止，所以晶格正离子受到的洛仑兹力f＋L 为零，对于导体来说，固连在导体上的晶格正离子与霍尔电场之间的作用力和反作用力（f＋H和－f＋H）是一对内力，对导体运动并无贡献。所以，只有自由电子对霍尔电场的反作用力（即－f＋H）对导体的运动才有贡献。 设导体长dl，截面积为S，单位体积内电子数为n，则导体中自由电子总数为N＝n S dl，这些自由电子对霍尔电场的反作用力为： d F A＝N（－f－H）＝－N ev×B＝－n S dl?ev×B 因为I＝en S v，所以d F A＝B×I dl，即安培力公式（1）。 所以在这种情况下，自由电子对霍尔电场的反作用力构成磁场对通电导体的作用力——安培力。即静止载流导体内的自由电子受到的洛仑兹力，通过霍尔电场的作用转变为导体所受的安培力。这就是静止载流导体所受的安培力的实质。 －130－
物理科郑生 人教版高中物理教材“选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况”中，讲述了感生电动势和动生电动势问题，在讲到动生电动势中的非静电力问题时，讲了这样一句话：“非静电力与洛伦兹力有关”，这句话讲得很含糊，到底非静电力是不是洛伦兹力，如果不是，那么非静电力又是什么力？教材未作进一步阐述，笔者查阅与教材相配套的教师教学用书后发现，教材这样处理“主要是为了降低难度”，这是可以理解的，然而，这却导致了学生对这一问题产生了疑惑，搞不清非静电力是什么力，从而也搞不清动生电动势是如何产生的、非静电力是如何做功的、棒中能量是如何转化的、安培力与洛伦兹力之间是什么关系等问题。针对目前的现状，笔者认为有必要对相关问题进行深入探讨。 本文先回顾相关内容，再澄清错误认识。 如图所示，水平放置的导体框架，宽L=0.50 m，接有电阻R=0.20 Ω，匀强磁场垂直框架平面向里，磁感应强度B=0.40 T.一导体棒ab垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体ab的电阻均不计.当ab以v=4.0 m/s的速度向右匀速滑动时，求：（1）ab棒中产生的感应电动势大小； （2）维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小；
二、内容的回顾 1.教材中的内容 教材选修3-2第四章第5节在阐述“电磁感应现象中的洛伦兹力”问题时，给出了一个栏目“思考与讨论”，内容如下： 图1如图1，导体棒在匀强磁场中运动。 （1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？ （2）导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？ （3）导体棒哪端的电势比较高？ （4）如果用导线把C、D两端连接到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流是沿什么方向的？ 在这一栏目之后，教材未作阐述就直接给出了结论：导体棒“相当于一个电源”，同时指出：“非静电力与洛伦兹力有关。”可见，教材中的阐述较简单。 2.某些资料中的内容 笔者翻阅了一部分教辅资料后发现，关于动生电动势中洛伦兹力的认识有错误，不妨列举两例： （1）在“创新方案?高中新课标同步创新课堂?物理（配人教版选修3-2）”中是这样说的：“导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势叫动生电动势，它是由于导体中自由电子受到洛伦兹力作用而引起的，使自由电子做定向移动的非静电力就是洛伦兹力。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力。 （2）在“教材解析?高中物理?选修3-2”中是这样说的：“产生动生电动势的导体相当于电源，其中所谓的非静电力就是洛伦兹力，”“电动势的大小等于移动单位正电荷时洛伦兹力所做的功。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力，洛伦兹力做了功。 综合以上回顾可见，关于动生电动势中洛伦兹力的认识，现行教材进行了淡化处理，而部分教辅资料中则存在错误，加上部分教师对此也有模糊认识，从而导致教学中出现混乱局面，搞不清是怎么回事，教师如不及时澄清，势必影响后续知识的学习。 三、认识的澄清 1.洛伦兹力与非静电力的关系
第六节洛伦兹力初探 课标解读重点难点 1.了解什么是洛伦兹力. 2.知道洛伦兹力的应用. 3.会判断洛伦兹力的方向. 1.洛伦兹力．(重点) 2.判断洛伦兹力的方向．(重难点) 磁场对运动电荷的作用 1. (1)洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力． (2)洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的． 2．思考判断 (1)洛伦兹力的方向与磁场方向平行．(×) (2)洛伦兹力将使粒子的速度变大．(×) 3．探究交流 应用左手定则如何判定负电荷所受洛伦兹力方向 【提示】应用左手定则判定负电荷所受洛伦兹力方向时，四指应指向负电荷运动的反方向，大拇指指向为洛伦兹力方向． 磁偏转与显像管 1. (1)磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转． (2)显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成． 2．思考判断
(1)在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转．(√) (2)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．(×) 3．探究交流 磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的．那么，这个力是否是作用在运动电荷上的呢？ 【提示】这个力作用在运动电荷上，磁场对电流的作用力是磁场对运动电荷作用力的宏观表现． 对洛伦兹力的理解 1.电荷的运动方向和所受洛伦兹力有何关系？ 2.洛伦兹力对运动电荷是否做功？ 1．洛伦兹力方向与安培力方向的确定是一样的，都是由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面． 2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力F 始终垂直于电荷的运动速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．如图所示，表示磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷的作用力F的相互关系中正确的是( )
让时代之花，开在你有学者身边 ——浅谈如何打造中职物理信息化教学课堂前言：中职物理是一门关于自然科学的基础课程，其中蕴含的科学思想和科学方法对于 学生的发展具有重要的现实意义,信息化的教学为物理课堂带来了广阔的网络学习资源，使得 学生主体性的发挥在于信息化教学课堂之中得到了最大的应用，因此，教师应当在政治物理 教学中打造信息化教学课堂。 一、打造中职物理信息化教学课堂的意义 新课程改革和素质教育在学校教育中的倡行使得新的教育理念进入了物理教学之中，经 济的发展为学校，教育引入了更多的教学设备和设施，多媒体教学设备的使用为打造物理化信 息化物理教学课堂提供了条件，可见，物理教学与信息化教学的结合具有重要的现实意义，首先， 打造中职物理信息化教学课堂有利于拓展物理学习的途径和学习资源，使中职物理更好地适应学 生未来职业发展的需要，将职业化的教学方式带入物理课堂，充分发挥出网络技术发展在物理 教学中的价值。 其次，在中职物理中信息化教学课堂能够将抽象化的物理信息转变成为形象化的知识， 中职学生的物理学习基础一般都比较差，形象化的物理知识能够更好地帮助学生内化知识和建 构知识，通过多样化的教学课堂帮助学生挖掘出物理学习的兴趣和动力。 最后，打造中职物理信息化教学课堂有利于帮助教师通过各种信息化的教学设备处理教学 信息，将物理课堂更好地与时代对接，帮助学生通过多渠道获取物理信息资源，使物理教师的 教学效率在网络信息发展的支撑下得到更大的提高。 二、打造中职物理信息化教学课堂的策略 （一）多媒体导入教学，发挥信息优势 信息化教学课堂强调充分利用信息技术对于情景导入的作用，尤其是对于物理这样抽象 知识较多的学科教师更应当充分利用信息化形象生动地呈现知识的特点，通过多媒体导入物 理教学，发挥信息技术教学的优势。 例如，在讲解磁场对于运动电荷的作用力这部分内容的时候，教师可以这样引导学生：“有学者们之前已经学过了磁场对于电流的作用。接下来大家请看PPT，这里有两个问题， 有学者们如何判断磁场对于电流作用的方向以及电流是怎样形成的？哪位同学愿意来跟有学 者们一起分享一下你的看法呢？”接着，教师就可以邀请学生来回忆旧知识，通过这样的方式 学生能够更快的进入到物理课堂的教学之中，将注意力迅速地集中在教师的讲解上，接着， 教师再引 导学生：“根据有学者们已经学到的内容，大家可以猜测到磁场对于定向移动的电荷有力作用， 那么有学者们如何来证实这一猜想呢？接下来，PPT 上呈现出了一个实验，请大家认真观看， 然后总结一下磁场对运动电荷的作用。”这部分物理知识难以通过普通的英语进行表达和让学
24．（20分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 （1）一段横截面积为S 、长为l 的直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电量为e 。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v 。 （a ）求导线中的电流I ； （b ）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B ，导线所受安培力大小为F 安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ，推导F 安=F 。 （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m ，单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 24．（1）（a ）设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ，由电流定义，有：neSv t t neSv t q I =??=??= （b ）每个自由电子所受的洛仑兹力：F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子：N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和：F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式，有：F 安=BlI =Bl ·neSv 得：F 安= F （2）一个粒子每与器壁碰撞一次，给器壁的冲量为：ΔI =2mv 如答图3，以器壁上的面积S 为底，以v Δt 为高构成柱体，由题设可知，其内的粒子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞，碰壁粒子总数为：t nSv N ?=6 1 Δt 时间内粒子给器壁的冲量为：t nSmv l N I ?=?=23 1 面积为S 的器壁受到粒子压力为：t I F ?= 器壁单位面积所受粒子压力为：231nmv S F f == 安培力与洛仑兹力的关系 杨兴国 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力，通电导线在磁场中受到安培力，导线中的电流是由大量自由电子的定向移动形成的，安培力与洛仑兹力之间必定存在密切的关系，可以认为安培力是洛仑兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观实质，但不能认为安培力是导线上自由电子所受洛仑兹力的合力，也不能认为安培力是通过自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的． 图中，通电导线置于静止的磁场之中，导线通有电流I ，长为d l 的导线元，所受的安培力为I d l ×B ． 从微观的角度看，导线中的自由电子以速度v 向右运动，在洛仑兹力f =-ev ×B 的作用下，以圆周运动的方式向导线下方侧向偏移，使导线下侧出现负电荷的积累；在导线中产生侧向的霍耳电场，霍耳电场对自由电子有作用力，阻碍自由电子作侧向运动．经过一段时间后，自由电子受到的洛仑兹力与霍耳电场力N 平衡，自由电子只沿导线方向作定向运动，此时，-eE +（-ev ×B ）=0，霍耳电场的场强 t
3.4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力 ★教学目标 (一）知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力。 2、理解安培力和洛伦兹力的关系，掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、知道洛伦兹力产生条件，会用左手定则判定洛伦兹力的方向。 4、了解洛伦兹力的特点，会推导电荷在磁场中运动的半径和周期。 （二）过程与方法 通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。 （三）情感、态度与价值观 让学生认真体会科学研究思维方法。 ★教学重点 1、掌握洛伦兹力大小的推导过程。 2、会推导电荷在磁场中运动的半径和周期。 ★教学难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 ★教学过程 （一）引入新课：同学们，我们首先来观看一下神奇而有美丽的极光。 播放极光的图片。 师：同学们知道极光是怎样形成的吗？ 生：来自太阳的高能粒子进入大气后，在地磁场作用下与大气发生作用而产生的。 师：你们知道极光一般出现在什么地方吗？ 生：两极等高纬度地区。 师：为什么极光不能在赤道等低纬度地区出现呢？ 生：学生好奇。 师：我们通过这一节课的学习就知道这是为什么了。今天我们一起来学习第三章第四节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力（板书标题） 一．洛伦兹力
我们先来做一个实验。这是一个蹄形磁铁，它周围存在磁场。 这是阴极射线管，它能产生运动电荷。 介绍：阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射电子。在电场的加速下飞向阳极，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的轨迹。 演示： 1.没有磁场时电子束是一条直线。 2.用一个蹄形磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，并填下表。 通过这个实验我们可以得到什么结论？ 结论：磁场对运动电荷有作用力，我们把这一个作用力称为洛伦兹力。 （板书）运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力。 二：洛仑兹力的大小（板书） 师：我们之前学习了磁场对通电导线的作用力，也就是安培力。那么安培力的公式是什么？ 生：F=BIL. 师：那当导线中没有电流时，安培力是多大呢？ 生：安培力为零。 师：磁场对通电的导线才有作用力，那么这个作用就与电流有关，那么电流是如何形成的呢？ 生：电荷的定向移动形成的。 师：之前的实验我们已经证明了磁场对运动电荷也有作用力，也就是洛伦兹力。 那洛伦兹力和安培力有关系吗？ 生：有。电流是电荷的定向移动形成的，那么，静止的通电导体在磁场中受到的安培力，在数值上等于大量定向运动电荷受到的洛伦兹力的总和。 建模 师：这就需要我们建立一个模型。而模型的建立，我们总是选择简单的，所以： 磁场：匀强磁场 电流：通以恒定电流的直导线，并与磁场垂直 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体