《磁场对运动电荷的作用力》课件新人教选修31第三章5节

• 不能一管多用，洗净后才能取另 一种液体；
• 取用试剂后不能倒置或平放，防 止液体倒流沾污试剂或腐蚀胶头。
• 不要把滴管放在实验台或其他地 方，以免沾污滴管。
物质的加热
固体物质的加热：
药品平铺试管底，管口略向下 倾斜，夹持试管口1/3处，均 匀预热试管后，集中在外焰加 热。
物质的加热
液体药物的加热
常用的化学实验仪器 用途：量度液体体积 读数：平视凹液面最低处 注意：不能加热、不能作反应 容器
量筒
用途：用于搅拌、过滤或转移液体
玻璃棒
常用的化学实验仪器
试管
主要用途：用作少量试剂的反应容 器，在常温或加热时使用
注意：加热后不能骤冷,防止炸裂．
试管夹
用途：用于夹持试管
注意：使用时从底部往上套，夹 在试管的中上部，手握长柄，拇 指不按短柄
液体不超三分之一，先把外壁水擦干，夹持 在离试管口1/3处，管口向上倾斜45°为最佳, 管口不朝人方向，均匀预热试管后，用外焰 集中在试管底部加热；加热过程要上下移动， 避免溅出伤人。
物质的加热
加热的方法
物质的加热
加热的方法：(仪器－试管 蒸发皿 烧杯 烧瓶 ) ⑴ 加热前要先预热：移动试管或酒精灯。 ⑵ 用试管夹夹持试管口中上部(试管口1/3处)。 ⑶ 擦干试管外壁的水。 ⑷ 试管不能与灯芯接触 用外焰加热。 ⑸ 加热液体时试管口不能对着自己或旁人。 ⑹ 加热固体的试管口要略向下倾斜。 ⑺ 加热液体的试管与桌面倾斜成45°角管口向上。 ⑻ 试管内的液体不要超过试管容积的1/3。 ⑼ 加热液体的试管要不时上下移动。
原理： 应用电子束磁偏转的道理
小结： １、洛伦兹力的方向 ２、洛伦兹力的大小 ３、洛伦兹力的特点 ４、电视显像管的工作原理

底端时的速度为v.若在空间加上一个垂直纸面向外的磁场，则物体
栏
滑到底端时的速度将(A)
目
链
A．大于v B．小于v C．等于v D．不能确定
接
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解析：若在空间加上一个垂直纸面向外的磁场，在物体向下滑
A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0 B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0 C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0 D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0
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【审题指导】(1)对质点受力分析，列出库仑定律和向心力的表
达式．
(2)利用左手定则判断加磁场后洛伦兹力的方向，由洛伦兹力的
故正确选项为C、D.
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知识点二 洛仑兹力的大小
1．推导洛伦兹力公式． 如图所示，设导线长度为L，通电电流I，导线单位体积内的分 子数为n，横截面积为S，电荷定向移动速度为v，每个电荷带电荷 量为q.
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电流微观表达式：I＝nqvS
由通电导线在磁场中受安培力的实验公式：F安＝BIL.
解析：电视机显像管、普通电脑显示器工作原理都是利用磁场 链
接
使电子束偏转后打到荧光屏上发光的，故A、D对．示波器的示波管
的工作原理是利用了电场对电子束的偏转工作的，故B错．液晶显
示器是利用了液晶的特性显示信息，故C错．
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题型一 洛仑兹力的方向和大小
如右图所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该 正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的 速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已 知轨道半径并不因此而改变，则( )

I
V
3.如图所示，某空间存在着正交的匀强电磁 场，匀强电场的方向水平向右，匀强磁场 方向垂直纸面向内，其中E=10N/C， B=1T，现有一个带电量q=+2×10-6C质 量m=2×10-6kg的小球以某速度进入这个 电磁场，发现其恰能做匀速直线运动，请 求出小球的速度大小和方向？

B
=qυB
四.实例探究---速度选择器
五. 练习
V ƒ洛
ƒ洛=qvB
ƒ洛 θ
V
ƒ洛=qvB
V θ
垂直纸面向内 ƒ洛=qvBSin θ
2.在阴极射线管中电子流向由左向右,其正上 方有一根通有由左向右的电流的直导线,导线与 阴极射线管平行,则阴极射线将（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
一.洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用力
荷兰物理学家
H.A.Lorentz （1853-1928）
二.洛伦兹力的方向
F安
ƒ洛
V
V
1.若把一根没有通电的导线放入磁场,是否会受到安培力? 2.若把一根通电的导线垂直放入磁场,是否会受到安培力? 3.电流是怎么形成的呢? 4.安培力的实际是对什么的作用力?
1.方向判定：左手定则
探究 2 .洛伦兹力做功吗?
洛伦兹力不做功 ƒ洛 V
ƒ洛
V
三．洛伦兹力的大小：ƒ洛=qvB
根据安培力推理探究
把一根长为L，通电流I的直导线为研究对 象，把其垂直放入磁场B ,如图: 导体中电流：
I= qnsυ
导体中自由电荷的个数：
N=nLs
导体所受安培力的大小：
f=F/N=BqnsυL/nLs
L
伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,且都与手掌处 于同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向正 电荷的运动方向,这时大拇指所指的方向就是正电荷 所受洛伦兹力的方向．

F ？= q v B
思考：
F洛
B
+q v
① 如何验证？
② 需要测哪些物理量？如何测量？
人教版高二物理选修3-1第三章第五节 磁场对 运动电 荷的作 用力(2 4张ppt )
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洛
人教版高二物理选修3-1第三章第五节 磁场对 运动电 荷的作 用力(2 4张ppt )
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实际所受的F洛=F向
公式计算出的F洛
人教版高二物理选修3-1第三章第五节 磁场对 运动电 荷的作 用力(2 4张ppt )
？ ？ （r 为半径，D为直径）
应用：显像管的工作原理 人教版高二物理选修3-1第三章第五节磁场对运动电荷的作用力(24张ppt)
实验表明： （1）F方向与B、v方向有关 （2）B、v方向相同时，正负电荷受力方向相反
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思考：如何表示F、B、v三者方向之间的关系？
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理论推导的依据
人教版高二物理选修3-1第三章第五节 磁场对 运动电 荷的作 用力(2 4张ppt )
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
理论推导: v⊥B时，洛伦兹力大小表达式
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的
思考：要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？

从太阳或其他星体上，时刻都有大 量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。 这些高能粒子流，如果都到达地球，将 对地球上的生物带来危害。庆幸的是， 地球周围存在地磁场，改变了宇宙射线 中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起 了一定的阻挡作用。
在地磁两极附近，由于磁感线与地 面垂直，外层空间入射的带电粒子可直 接射入高空大气层内，它们和空气分子 碰撞产生辐射就形成了绚丽多彩的极光。
宇宙射线
绚丽多彩的极光
【思考 】从宇宙深处射来的带电粒子， 为什么只在地球的两极引起极光？
宇宙射线
【思考 】从宇宙深处射来的带电粒子， 为什么只在地球的两极引起极光？
【思考 】在电视显像管中，很细的一 束电子打在荧光屏上，为什么能使整个 荧光屏发光呢？
磁场对运动电荷的作用力
江苏省宿迁市马陵中学
【演示】观察阴极射线在磁场中的偏转 实验现象：没有磁场时，电子束沿 一条直线运动；用一个蹄形磁铁在电子 束的路径上加磁场时，发现电子束径迹 发生了弯曲。
【演示】观察阴极射线在磁场中的偏转 实验结论：磁场对运动电荷有力的 作用。
【进行新课】 一、洛伦兹力的定义 运动电荷在磁场中所受的力叫做洛 伦兹力。 【问题2】洛伦兹力与安培力有什么关 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本质。
F洛= qvB ( v 垂直于 B )
F洛
B
v
【问题7】若电荷运动方向与磁场方向 夹角为θ，则电荷受到的洛伦兹力又如 何计算呢？
F洛= qvB sinθ (v与B成θ角)
F洛
B⊥
θ
B
B∥
v
ห้องสมุดไป่ตู้
【思考与讨论】洛伦兹力对运动电荷是 否做功？
F洛
B⊥

1.39 ×1018m3，约占 地球表面的71%
水
大气水
生物水
珍惜水资源
全球海水、陆地水储量比
海洋是最大的储水库， 其储水量约占全球总 储水量的96.5%。
浩瀚的海洋中不仅繁衍着无数的水生生物，还蕴藏着 丰富的化学资源，按目前测定，海水中含有的化学元 素有80多种。
珍惜水资源
淡水危机
紧缺性 轻度缺水 中度缺水 重度缺水
原理： 应用电子束磁偏转的道理
小结： １、洛伦兹力的方向 ２、洛伦兹力的大小 ３、洛伦兹力的特点 ４、电视显像管的工作原理
4.1 我们的水资源
人类离不开水
我们生活在“水球”上 地球表面约71%被水覆盖，总储量为 1.39×1018m3，水资源是丰富的。
海洋是地球上最大的储水库，占总储水 量的97.2%，其中含量最多的是氧元素。
（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。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL f洛＝ｑVB (适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqvsin (为B与v的夹角）
练一练：
试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带 电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。
v f
v f
v
v
洛伦兹力方向 垂直纸面向里
洛伦兹力方向 垂直纸面向外
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

解析 (1)因v⊥B，所以F＝ qvB，方向与v垂直向左上方． (2)v与B的夹角为30° ，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁 1 场的分量，v⊥＝vsin 30° ，F＝qvBsin 30° ＝ qvB.方向垂直纸面向 2 里． (3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力． (4)v与B垂直，F＝qvB，方向与v垂直向左上方．
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【典例2】 两个完全相同的带等量的正电荷 的小球a和b，从同一高度自由落下，分别穿过 高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如 图3－5－4所示，然后再落到地面上，设两球运 动所用的总时间分别为ta、tb，则( )．
图3－5－4
A．ta＝tb
B．ta＞tb
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解析 a球进入匀强电场后，始终受到匀强 电场水平向右的电场力F电＝qE作用，这个力不 会改变a在竖直方向运动的速度，故它下落的总 时间ta与没有电场时自由下落的时间t0相同．b球 以某一速度进入匀强磁场瞬间它就受到水平向右 的洛伦兹力作用，这个力只改变速度方向，会使 速度方向向右发生偏转，又因为洛伦兹力始终与 速度方向垂直．当速度方向变化时，洛伦兹力的 方向也发生变化，不再沿水平方向．
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二、洛伦兹力与电场力的比较 1 这两种力均是带电粒子在不同场中受到的力，反映了磁场 和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的.
对 象 内容
洛伦兹力
电场力
仅在运动电荷的 速度方向与B不 作用对 平行时，运动电 象 荷才受到洛伦兹 力 F洛＝qvBsin θ， 大小方 方向与B垂直，
带电粒子只要处在 电场中，一定受到 电场力
图3－5－1
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一、洛伦兹力与安培力的关系 1 对洛伦兹力的理解 (1)大小 ①只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛伦兹力． ②电荷垂直磁场运动时，洛伦兹力最大，平行磁场运动时不 受洛伦兹力．

洛伦兹是荷兰物理学家、 数学家，1853年7月18日生于 阿纳姆。他是首先提出：磁场 对运动电荷有作用力，洛伦兹 创立了经典电子论，1902年与 其学生塞曼共同获得诺贝尔物 理学奖。
二、洛伦兹力的方向
1．推理：左手定则判断安培力方向，大 量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表 现为安培力，因此，可以用左手定则 判定洛伦兹力的方向．
B v
F
甲
FB
F垂直于纸 面向外
B
v
v
乙
丙
三、洛伦兹力的大小
1．推导 设有一段长度为L，横截面积为S的导线，
导线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 率 为
V．这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强
度为B的磁场中所受的安培力．
F安 IL B (nqvS ) LB
2．洛伦兹力的方向由左手定则判定
伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直 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，四指指向电流方向，那么大 拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力 方向．
（1）对于正电荷四指指向电流方向即指向正 电荷的运动方向．
（2）对于负电荷四指指向电流方向即指向负 电荷运动的反方向．
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/192021/11/192021/11/1911/19/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021

六.霍尔效应
d
h
B I
I=neSv=nedhv eU/h=evB
U=IB/ned=kIB/d
k是霍尔系数
练习（2000理科综合）如图所示．厚度为h，宽度为d的导 体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电 流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会 产生电势差．这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场 不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d 式中的比例系数K称为霍尔系数． 霍尔效应可解释如下： 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧， 在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电 场．横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电 力．当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之 间就会形成稳定的电势差。设电流I是电子的定向流动形 成的，电子的平均定向速度为v， 电量为e．回答下列问题：
O
V M
P
V0
带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定
（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．
O M P V
半径的确定和计算
• 利用平面几何的关系，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φ等与圆心角α，并等于AB弦与切 线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt ２．相对的弦切角（ θ ）相 等，与相邻的弦切角（ θ’ ） 互补， O’ Φ(偏向角）
等距螺旋
例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎 为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强 度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。 •（1）求粒子进入磁场时的速率。 •（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。

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(2008·黄冈高三调研)在电视机的显像管中，电子束的扫 描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理(yuánlǐ)如图甲所 示．圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，而不加磁场时， 电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点．为了使屏幕上出现 一条以M为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间 变化的规律应是乙中的
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误区3：对带电物体在复合场中运动是否考虑重力问题 把握不准．
点拨：①电子、质子、α粒子、离子等微观粒子无特殊 说明一般不计重力，带电小球、尘埃、油滴、液滴等带电颗 粒无特殊说明一般要考虑重力．如果有具体数据，可通过比 较确定是否考虑重力．
②注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和 运动方向垂直(chuízhí)，永不做功的特点．
第三页，共26页。
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，下图甲中的
径迹是直线(zhíx．iàn把) 电子射线管放在蹄形磁铁的磁场(cíchǎng)中，
如图所示，电子束的径迹下向
发生了偏转，若调换磁铁南
北极的位置，则电子束的径迹会上向 偏转．
第四页，共26页。
2．运动电荷在磁场中所受的力称为 洛伦兹力 ．通电
电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的控制下不断移
动，这在电视技术中叫做 扫描 ．
第五页，共26页。
(1)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力． (2)洛伦兹力和安培力的关系：通电(tōng diàn)导线在磁 场中受到的安培力，实际上是在导线中定向运动的电荷所受 到的洛伦兹力的宏观表现． (3)洛伦兹力的大小： F＝qvBsinθ(θ为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角)
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