(共25张PPT)
第三章
磁
场
第
五
节
运动电荷在磁场
中受到的力
1.知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向
2.知道洛伦兹力大小的推导过程
3.会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理
学习目标
方向:
I
B
30°
I
B
安培力:
1.通电导线在磁场中受到的力
大小:
F
F
左手定则
复习巩固
2.通电导线中的电流是怎样形成的呢 它的微观表达式是什么？（说明式中各量意义）
电荷的定向移动形成的
n单位体积内的自由电荷数.
q每个自由电荷的电荷.
v自由电荷定向移动的速率.
S横截面积.
复习巩固
一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？
现象：
极
光
猜想：
受力？
不受力？
问题探究
一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用？
实验验证：
阴极射线管
原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
结论：运动电荷在磁场中受到力的作用
问题探究
二、探究洛伦兹力的方向
猜
想：左手定则？右手定则？
理论分析：
实验验证：阴极射线管实验
结论：左手定则
安培力
通电导线在磁场中受到的力
因
果
微观原因
宏观表现
洛仑兹力
运动电荷在磁场中受到的力
问题:洛伦兹力的方向怎么判断？
问题探究
洛伦兹力的方向－－－左手定则
v
1、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向
2、若四指指向负电荷运动的反方
向，那么大拇指所指的方向就是负
电荷所受洛伦兹力的方向
v
F
F
问题探究
洛伦兹力的方向－－－左手定则
问题探究
v
F
v
F
B
B
思维提升：洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
B
F洛
v
甲
乙
例1.试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
典例分析
B
v
Ｆ垂直于纸面向外
Ｆ垂直于纸面向外
B
v
丙
丁
（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？
洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直
（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？
只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功
思考与讨论：
问题探究
三、探究洛伦兹力的表达式：
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：
问题探究
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
问题探究
2.若带电粒子不垂直射入磁场
1.洛伦兹力：F=qvB
(v⊥
B）
v
B
∥
B⊥
问题探究
B
v
F
θ
2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电荷数）
3.方向关系：F安与F洛方向相同
4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹力与安培力的有何关系？
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。
问题探究
F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10N
=4.8×10-14N
例2.电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大
解析：因为v垂直B,所以所受洛伦兹力大小
问题探究
思考：图为地磁场的分布图，地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强？
地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极地区最弱
思考：你能解释为什么极光只在两极出现吗？
问题探究
1、构造:
电子枪(阴极)
偏转线圈
荧光屏等
四、应用：电视显像管的工作原理
问题探究
（1）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向
垂直纸面向外
（2）要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向
垂直纸面向里
（3）要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小,
后垂直纸面向里并逐渐增大.
2、工作原理：
【思考与讨论】
问题探究
问题探究
例3.如图
，没有磁场时，显像管内电子束打在荧光屏正中的
O
点，加磁场后电子束打在荧光屏
O
点上方的
P点，则所加磁场的方向可能是(
）A．垂直于纸面向内
B．垂直于纸面向外
C．平行于纸面向右
D．平行于纸面向左
答案：B
典例分析
电子受到的洛伦兹力的方向向上
由左手定则，可判定磁场方向垂直于纸面向外
1.如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直)．其中正确的是( )
课堂练习
D
2．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电量之比为1∶2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为( )
A．2∶1
B．1∶1
C．1∶2
D．1∶4
解析：带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F＝qvB.与电荷量成正比，与质量无关，C项正确．
答案：C
课堂练习
3．有关电荷受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是( )
A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用
B．电荷在电场中一定受电场力的作用
C．电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直
D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直
课堂练习
答案：BD
电荷在电场中一定受电场力作用，在磁场中，只有电荷运动并且运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用
电荷受电场力的方向与电场方向相同或相反，电荷若受磁场力，则磁场力方向与磁场方向一定垂直
4．有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2
T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10－14
N，则质子射入时速度为多大？将在磁场中向哪个方向偏转？
答案：5×105
m/s 向东
课堂练习(共24张PPT)
第三章
磁
场
第
五
节
运动电荷在磁场
中受到的力
1．洛伦兹力：________在磁场中受到的力称为洛伦兹力．
2．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个平面内；让__________从掌心进入，并使四指指向__________运动的方向，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________．
运动电荷
磁感线
正电荷
洛伦兹力
相反
课前预习
3．洛伦兹力的大小
带电量为
q
的粒子，以速率
v
进入磁感应强度为
B
的匀强磁场中：
(1)
当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力f＝__________.
(2)
当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力
f＝__________.
(3)当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角为θ时，洛伦兹力
f＝_____________.
qvB
qvBsin
θ
0
课前预习
4．电视显像管的工作原理：阴极发射______，经过偏转线圈
(
偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直
)
，电子受____________作用发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光．
电子
洛伦兹力
课前预习
磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？
磁场可能对运动电荷有力的作用。
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
新课引入
阴极射线在磁场中的偏转
实验验证
荧光板
电子束
阴极
狭缝
阳
极
阴极射线管
实验验证
1.当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的运动轨迹是直线
2.当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是曲线
磁场对运动电荷有力的作用
实验结论
安培力是洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力是安培力的微观本质。
磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的,且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用.所以磁场对电流的安培力就是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现。
一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力
问题：为什么磁场对通电导线有作用力？
新课教学
思考：如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向
F
F
v
q
v
-q
新课教学
v
F
v
F
B
B
思维提升：洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
B
F洛
v
甲
乙
例1.试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
典例分析
B
v
Ｆ垂直于纸面向外
Ｆ垂直于纸面向外
B
v
丙
丁
洛伦兹力能对电荷做功吗？
提示： 洛伦兹力永不做功．洛伦兹力的大小F＝qvBsin
θ，与运动电荷的速度大小有关，但它的方向始终与速度方向垂直，只能改变速度的方向，不能改变速度的大小，即洛伦兹力永远不会对运动电荷做功．
问题思考
思考:
洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关
当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：
1.磁感应强度B
2.电荷量q
3.电荷运动快慢v
三、洛伦兹力大小
新课教学
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
I
F
v
v
v
v
（1）通电导线中的电流
（2）通电导线所受的安培力
洛伦兹力大小的推导
新课教学
I
F
v
v
v
v
（3）这段导线内的自由电荷数
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
洛伦兹力大小的推导
新课教学
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方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为
F洛=qvB
(v垂直B）
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢
B
θ
B
F洛
v
B⊥
B∥
θ为B和v
之间的夹角
V
B⊥
B∥
三、洛伦兹力大小
新课教学
(v⊥B）
(v∥B）
特例:
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
上式中各量的单位：
F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
三、洛伦兹力大小
新课教学
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、
荧光屏等
四、电视显像管的工作原理
1.若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什么方向
2.若要使电子束打在Ｂ点,磁场应该沿什么方向
3.若要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动,偏转磁场应该怎样变化
思考与讨论
新课教学
应用电子束磁偏转的道理
四、电视显像管的工作原理
新课教学
例2.关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是( )
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，其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，原因是不遵守牛顿第三定律
D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功
典例分析
电流是电荷的定向移动，安培力是磁场对导体内定向移动电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现
洛伦兹力与电荷运动方向垂直，不对运动电荷做功；安培力作用在导体上，让导体产生位移，能对导体做功．
遵守牛顿第三定律，反作用力作用在形成磁场的物体上
答案：BD
例3.一初速度为零的质子(质量m＝1.67×10－27
kg，电荷量q＝1.6×10－19
C)，经过电压为1
880
V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4
T的匀强磁场中，质子所受洛伦兹力多大？
答案： 4.8×10－17
N
典例分析
解题指导：
1.质子被加速后获得的速度是多大？
2.质子速度方向是否与磁场垂直？
3.计算洛伦兹力的大小
1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：
课堂练习
垂直向里
垂直向外
2、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（
）
A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
B
课堂练习
3、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B的
匀强磁场中,则(
)
A、磁场对电子的作用力始终不变.
B、磁场对电子的作用力始终不做功
C、电子的速度始终不变.
D、电子的动能始终不变
BD
课堂练习
4、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
C
课堂练习
