新人教版（2019）选择性必修二 1.5《安培力与洛伦兹力单元复习课》课件PPT+教案+测试卷

讲授新课

【知识梳理】

一、安培力

安培力：通电导线在磁场中受的力。

安培力的大小：

(1)当通电导线垂直于磁场B的方向放置：F＝IlB。

(2)当通电导线平行于磁场B的方向放置：F＝。

安培力方向判断：左手定则

二、洛伦兹力

1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。

2、洛伦兹力的大小：

(1)   电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度B的方向垂直，则F＝qvB。

(2)   当电荷沿磁场方向运动(即θ＝0或v∥B)时，F＝0。

3、洛伦兹力方向的判断：左手定则

4、带电粒子在匀强磁场中做：匀速圆周运动

半径： ，周期：

5、现代科技应用实例

(1)质谱仪：  =

(2)回旋加速器：

(3)速度选择器： 即

(4)磁流体发电机：  

(5)电磁流量计：流量 

(6)霍尔元件： ，得   

洛伦兹力与电场力的比较

“磁偏转”和“电偏转”的比较

【考点突破】

一、安培力作用下的力学综合问题

1、通电导线在磁场中的平衡和加速

(1)把立体图画成易于分析的平面图

(2)确定磁场的方向,根据左手定则确定安培力的方向，画受力分析图

(3)列出平衡方程或牛顿第二定律方程求解

2、功能关系

(1)安培力做功与路径有关，起传递能量的作用

(2)安培力做正功:是将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。

    安培力做负功:是将其他形式的能转化为电能后储存或转化为其他形式的能。

3、通电导线在磁场中运动情况判断

(1)电流元法:把整段通电导体等效为许多小段的直线电流元,用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段通电导体所受合力方向。

(2)特殊位置法:把通电导体或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后,再判断安培力的方向。

(3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可以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。

(4)利用结论法:同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行位置且电流方向相同的趋势

【应用示例】

例1：如图所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为θ的光滑平行金属导轨，顶端接有电源，直导体棒ab垂直两导轨放置，且与两导轨接触良好，整套装置处于匀强磁场中。下列各选项为沿a→b方向观察的侧视图，其中所加磁场可能使导体棒ab静止在导轨上的是 （    B ）

例2：如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：

(1)通过ab的电流大小和方向。

(2)导体棒ab受到的安培力大小。

(3)重物重力G的取值范围。

例3：一直导线平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的上方，如图所示。如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为(　　D)

A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管

B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管

C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管

D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管

【考点突破】

二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

【应用示例】

例4：(多选）如图所示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角θ＝45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM＝a，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则(　AD　)

A．粒子带负电荷

B．粒子速度大小为

C．粒子在磁场中运动的轨道半径为a

D．N与O点相距(＋1)a

例5：一个重力不计的带电粒子，电荷量为q，质量为m，从坐标为(0，L)的a点平行于x轴射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，又从x轴上b点射出磁场，速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图所示。试求：

 (1)带电粒子的速度大小；

 (2)粒子由a点运动到b点的时间。

【考点突破】

三、带电粒子在组合场中的运动

1、带电粒子在匀强电场中的运动特点: 受恒力作用，做匀变速运动

(1)沿平行于电场方向进入匀强电场时,做匀变速直线运动

(2)沿垂直于电场方向进入匀强电场时,做类平抛运动

2、带电粒子在匀强磁场中的运动特点: 洛伦兹力不做功，动能不变

(1)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向平行时,做匀速直线运动

(2)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向垂直时,做匀速圆周运动

【应用示例】

例6：如图所示，在xOy平面内，在0＜x＜1.5的范围内充满垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，在x≥1.5 、y＞0的区域内充满垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小都为B。有一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，从坐标原点O以某一初速度沿与x轴正向成θ＝30°角射入磁场Ⅰ，粒子刚好经过P点进入磁场Ⅱ，后经过x轴上的M点射出磁场Ⅱ。已知P点坐标为，不计重力的影响，求：

 (1)粒子的初速度大小；

 (2)M点在x轴上的位置。

【考点突破】

四、带电粒子在叠加场中的运动

1、当带电粒子在叠加场中做匀速运动时,根据平衡条件列方程求解

2、当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程求解

3、当带电粒子在叠加场中做非匀变速曲线运动时,常选用动能定理或能量守恒定律列方程求解

【应用示例】

例7：如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R。已知该电场的电场强度为E，方向竖直向下；该磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。不计空气阻力，设重力加速度为g，则(　C　)

A．液滴带正电荷

B．液滴比荷

C．液滴沿顺时针方向运动

D．液滴运动速度大小

例8：如图所示，竖直平面xOy内存在水平向右的匀强电场，场强大小E＝10 N/C，在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.5 T。一带电荷量q＝＋0.2 C、质量m＝0.4 kg的小球由长＝0.4 m的细线悬挂于P点，小球可视为质点。现将小球拉至水平位置A无初速度释放，小球运动到悬点P正下方的坐标原点O时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过O点正下方的N点(g＝10 m/s2)，求：

(1)小球运动到O点时的速度大小；

(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小；

(3)ON间的距离。

根据记忆填空，梳理知识点，区分安培力与洛伦兹力的各自特点和区别

分析应用实例，了解物理在现代科技的应用

将电场力和洛伦兹力做区分

区分电偏转和磁偏转

记录笔记

梳理分析此类问题的解题思路

回忆解题思路，如何确定圆心，求半径和时间，翻看笔记，复习有界磁场和多解问题

进一步深入理解带电粒子在重力场、电场、磁场中的受力特点及运动情况

回顾安培力和洛伦兹力基本性质

应用实例的结论不要求记忆，通过实例分析帮助学生更好的理解运动规律

拓展带电粒子运动的情境，让学生了解物理在现代科技中的重要

为引入带电粒子在混合场运动规律分析做奠基

明确电偏转和磁偏转的偏转原理

培养学生综合处理问题的能力

帮助学生梳理解题思路

帮助学生进一步深入理解带电粒子在重力场、电场、磁场中的受力特点及运动情况，此处多为解答题出题考点，例题着重锻炼学生的综合分析能力

课堂小结

知识梳理

1、安培力的大小与方向

2、洛伦兹力的大小与方向

3、洛伦兹力与电场力的比较

4、“磁偏转”和“电偏转”的比较

考点突破

一、安培力作用下的力学综合问题

1、通电导线在磁场中的平衡和加速

2、功能关系

3、通电导线在磁场中运动情况判断

二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

三、带电粒子在组合场中的运动

四、带电粒子在叠加场中的运动

板书设计

§1.5安培力与洛伦兹力单元复习课

一、安培力的大小与方向

二、洛伦兹力的大小与方向

三、洛伦兹力与电场力的比较

四、“磁偏转”和“电偏转”的比较

考点突破

一、安培力作用下的力学综合问题

二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

三、带电粒子在组合场中的运动

四、带电粒子在叠加场中的运动

课后作业

做一做《安培力与洛伦兹力》单元测试卷

课后反思

带电粒子在有界磁场的运动分析和多解分析已包含在前面授课内容，根据学生掌握情况酌情增减