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(共33张PPT)
完成一个小目标，需要一个大智慧！
学习目标
1.2 磁场对运动电荷的作用力
通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用．
知道什么是洛伦兹力，会判断此力的方向．
2.了解洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小．
3.了解电视显像管的基本构造和工作原理．
复习回顾
2、判断下列图中安培力的方向：
F
F
方向：
安培力:
1、磁场对通电导线的作用力
θ为B和I
之间的夹角
大小：
左手定则
新课导入
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，
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的: I=nqsv
电流是如何形成的？
【推理与猜想】磁场对运动电荷可能有力的作用。
磁场
运动电荷
作用
自读课本8页演示实验：《观察电子束在磁场中的偏转》，然后回答：
1、阴极射线管接通高压电源后，产生的光束实质上是什么？
2、在没有磁场时，观察到什么现象？
3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？
4、改变磁场的方向，观察电子在磁场中的受力方向是否改变？
探究一：磁场对运动电荷力的作用——洛伦兹力
学习任务一：洛伦兹力方向
洛伦兹首先研究这个问题，因此把这种力叫洛伦兹力
⑴不加磁场
⑵加前后方向磁场
v
v
v
【实验现象】
⑶前后磁场反向
F
v
F
v
极光是怎样形成的
？
实验总结
1.磁场对运动电荷有力的作用，该力称为洛伦兹力。
2.洛伦兹力的方向与磁场方向有关
F洛⊥B
F洛⊥v
F洛⊥v、B 平面
安培力
洛仑兹力
微观原因
宏观表现
左手定则：磁感线穿掌心，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。
判断安培力的方向
判断洛伦兹力的方向
正电荷定向移动的方向
左手定则：
负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受力方向相反
3.F洛、B、v 三者方向关系遵循左手定则
正电荷运动方向
负电荷运动的反方向
垂直穿过手心
洛伦兹力 F 方向
四指
磁感线
大拇指
强调
B
v
F
θ
+
思考：
结论：B 与v 不一定相互垂直。
F洛⊥B 且 F洛⊥v，则B 与v 也一定相互垂直吗？
【例1】试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力
的方向或带电粒子的电性或带电粒子的运动方向。
v
F洛
F洛
速度有垂直纸面向里的分量
洛仑兹力垂直于纸面向外
v
F洛=0
F洛=0
v
B
B
B
B
B
B
v
F洛
思路点拨：
明确磁场信息：
磁场方向
明确带电粒子信息：
电性、初速度方向。
学习任务评价一
【练习】将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则 (　　)
A.　①是带正电的粒子
B.　②是带正电的粒子
C.　③是带正电的粒子
D.　③是不带电的粒子
【解析】根据左手定则可知，①是带正电的粒子，A正确；②是不带电的粒子，B错误；根据左手定则可知，③是带负电的粒子，C、D错误。故选A。
A
a
b
v
v
v
v
v
v
v
v
F安
F洛
a
b
I
安培力
洛伦兹力
F安=N·F洛
通电导体保持固定时：
F=BIL
推导依据：
I = nqSv
N = nLS
思考：垂直磁场运动的电荷受到的洛伦兹力与哪些因素有关？
学习任务二：洛伦兹力大小
探究二：洛伦兹力大小
建模型：通电导线放到匀强磁场，磁感应强度为B，导线与磁场应强度垂直。设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v，单位体积的粒子数为n。导体的横截面积为S，每个粒子的电荷量记为q，
⑴写出q与电流I的关系。
⑵写出这段长为L的导线所受的安培力F安。
⑶写出这段导线内的自由电荷数。
⑷求出每个粒子所受的力，它等于洛伦兹力F洛。这时许多中间量，如n、v、S、I等都应不再出现。
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
⑶当电荷v与磁场B的方向夹角为θ 时，电荷所受的洛伦兹力:
1.洛伦兹力大小公式
F=qvB
⑴当v⊥B 时
F=0
⑵当 v∥B
v
B11
B
┴
v
v
v11
┴
思考：洛伦兹力对运动电荷做功吗？为什么？
2.洛伦兹力特点
F洛只改变速度方向，不改变速度大小
F洛对运动电荷永不做功。
由F洛⊥v
？
运动的电荷才有可能受到洛伦兹力
洛伦兹力的方向垂直于v 和B组成的平面
（相同速度）正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反
比较项目 洛伦兹力F 电场力F
性　　质
产生条件
大　　小
磁场对在其中运动电荷的作用力
v≠ 0且v不与B平行
F ＝qvB(v⊥B)
F ＝qE
力方向与场方向的关系
做功情况
力F为零时 场的情况
作用效果
一定是F⊥B，F⊥v
正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反
任何情况下都不做功
可能做正功、负功或不做功
F为零，B不一定为零
F为零，E一定为零
只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小
既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向
洛伦兹力和电场力的比较
电场中的电荷一定受到电场力作用
电场对放入其中电荷的作用力
【例2】如图所示,各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,所带电荷量均为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。
垂直于纸面向里
学习任务评价二
练习1 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
练习2 一长直螺线管通有交流，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
【例3】 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,质量为m、电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑。带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零。
(1)小球的带电性质如何
(2)此时小球下滑的速度和位移分别为多大
学习任务三：电子束的磁偏转
俯视图
偏转线圈
由电子枪、 和荧光屏组成。
2.原理
想一想：电视显像管带电粒子的偏转方式与示波管有什么不同？
实例：电视显像管的工作原理
1.构造
电子枪（阴极）发射电子，电子经过偏转线圈受到洛伦兹力发生偏转，打到荧光屏上，使荧光屏发光。
2、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
3、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
4、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.
1、要使电子打在O点,偏转磁场应该沿什么方向
不加偏转磁场
思考与讨论：
很细的一束电子打在荧光 屏上只能使一个点发光，要使整个荧光屏发光，思考以下问题：
偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就象上图那样不断移动，称为扫描。
3.显示技术中的扫描
我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。
【例4】如图所示,平行金属板间存在匀强电场和匀强磁场.一带电量为+q,质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰沿直线穿过，若带电粒子( )
A．带电量为+2q时,粒子将向下偏转
B．带电量为-2q时,粒子仍能沿直线穿过
C．速度为2v时,粒子从右侧射出时电势能一定增大
D．从右侧向左侧水平射入时,粒子仍能沿直线穿过
BC
学习任务评价三
课堂小结
一、洛伦兹力
2. 洛伦兹力与安培力的关系：
1. 定义:运动电荷在磁场中受到的叫洛仑兹力。
二、洛伦兹力的方向
左手定则
三、洛伦兹力的大小
θ为B与v的夹角
四、电子束的磁偏转的应用
原理：电子枪（阴极）发射电子，电子经过偏转线圈受到洛伦兹力发生偏转，打到荧光屏上，使荧光屏发光。
【1】 (多选)如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一带电荷量为－q、质量为m的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是
A.小球的加速度一直在减小 （ ）
B.小球的速度先增大后不变
C.小球下滑的最大加速度为am＝gsinθ
BC
课堂练习
【2】如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒从高处自由下落，则( )
A．端先着地
B．端先着地
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
B
解析：AB棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的洛伦兹力故自由电子往左端集中，因此A端带负电，B端带正电。A端受到向上静电力，B端受到向下静电力，B端先着地。
【3】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
D
解析：由安培定则可判断阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则判断阴极射线在磁场中受洛伦兹力方向向上，故D正确。
【4】太阳内部活动剧烈时会向宇宙抛射大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（　　）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
D．地磁场只对带电的宇宙射线有屏蔽作用，
对不带电的射线（如γ射线）没有阻挡作用
D
【详解】A．根据左手定则，高能带电粒子在地磁场中受到洛伦兹力的作用，发生偏转，使其不能到达地面，不是反射回去，故A错误；
B．地磁场对任何射向地球表面的带电宇宙射线，都有洛伦兹力作用，使带电射线发生偏转，起到阻挡作用，故B错误；
C．根据左手定则，地磁场对沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子使其做曲线运动，不会向两极偏转，故C错误；
D．地磁场对不带电的射线无阻挡作用，因为它们不受洛仑兹力，故D正确。
故选D。
【5】(洛伦兹力的大小）质量为m、电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:

(1)电场强度的大小和微粒所带电荷的电性;
(2)磁感应强度的大小。
解析:(1)微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg、电场力qE、洛伦兹力qvB,由此可知,微粒带正电,受力如图所示,qE=mg,
极光及极光的形成

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