高中物理运动电荷在磁场中受到的力新人教版选修公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
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第20页
洛伦兹力推导
第21页
解：(1)通电导线中电流
I nqvS
(2)通电导线所受安培力
F安 BIL B(nqvS)L
(3)这段导线内自由电荷数
N nSL
(4)每个电荷所受洛伦兹力
F洛
F安 N
B(nqvS ) L nSL
qvB
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
F I
v vv v
F qvB sin θ为B与v之间夹角
（1）当v平行于B时： F=0 （2）当v垂直于B时： F=qvB
4.电视机显像管工作原理
第46页
F
I
I
F
2.安培力大小普通计算办法： F安＝BILsinθ（ θ为B与L夹角）
第3页
推理与猜想：
磁场对运动电荷会有作用力吗？ I
第4页
第5页
洛伦兹力（阴极射线在磁场中偏转）
第6页
磁场对运动电荷作用
洛伦兹是荷兰物理学家、数学 家，1853年7月18日生于阿纳 姆.洛伦兹创建了典型电子论， 提出了洛伦兹变换公式，19与 其学生塞曼共同取得诺贝尔物 理学奖.为纪念洛伦兹卓著功勋， 荷兰政府决定从1945年起，把 他生日定为“洛伦兹节”.
第40页
4.电荷量为＋q粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确 是( B ) A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B．假如把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹 力大小方向不变 C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一 定与电荷运动方向垂直 D．粒子速度一定改变
第41页
5. 如图所表示，一个带正电q带电体处于垂直纸面向里 匀强磁场B中，带电体质量为m.为了使带电体对水平 绝缘面正好没有正压力，则应当（ C ） A.将磁感应强度B值增大 B.将磁场以速率v=mg／qB向上运动 C.将磁场以速率v=mg／qB向右运动 D.将磁场以速率v=mg／qB向左运动
1.电荷在电场中一定受到电场力作用，与其运动状态无 关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对 于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行电荷才受磁场 力作用. 2.大小：F电＝Eq,F洛=Bqvsinθ(θ为B与V夹角).
第25页
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电荷所受电场力方向总是平行于电场线切线方向；而电 荷所受磁场力方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动 方向. 4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）， 而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功.
V
B1
B
B2
F Bqv sin (为B与v的夹角）
第18页
V2
θ
V1
θ
第19页
三、探究洛伦兹力表示式
设有一段长为L，横截面积为S直导线，单位体积内自由电荷 数为n，每个自由电荷电荷量为q，自由电荷定向移动速率为 v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B匀强磁场 中，求 （1）电流强度I. （2）通电导线所受安培力. （3）这段导线内自由电荷数. （4）每个电荷所受洛伦兹力.
(合用条件：速度方 向与磁场方向垂直)
第22页
四、洛伦兹力与安培力关系
1.安培力是洛伦兹力宏观表现，洛伦兹力是安培力微观 表现. 2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动电荷数） 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作用力
第23页
洛伦兹力与安培力
第24页
五、洛伦兹力和电场力区别
第26页
六 、电视显像管工作原理
主要结构: 电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
第27页
【思考与讨论】
1.要使电子打在O点,偏转磁场应
当沿什么方向? 不加偏转磁场
2.要使电子打在A点,偏转磁场应
当沿什么方向? 垂直纸面向外
第28页
3.要使电子打在B点,偏转磁场应当沿什么方向? 垂直纸面向里 4.要使电子从A点向B点逐步移动,偏转磁场应当 如何改变？ 先垂直纸面向外并逐步减小,后垂直纸面向里并逐步 增大.
第42页
6.来自宇宙质子流，以与地球表面垂直方向射向
赤道上空某一点，则这些质子在进入地球周围空
间时，将( B )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点稍向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
v
第43页
7.电子速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T匀强磁 场中，它受到洛伦兹力是多大？ 【解析】由题意知v垂直B,由洛伦兹力公式得： F洛=qvB
面向里运动
直于纸面向外
第38页
2.当一带正电q粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电 螺线管，若不计重力，则（ CD ） A．带电粒子速度大小改变 B．带电粒子速度方向改变 C．带电粒子速度大小不变 D．带电粒子速度方向不变
第39页
3.电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B匀强磁场 中,则( BD ) A.磁场对电子作用力始终不变 B.磁场对电子作用力始终不做功 C.电子速度始终不变 D.电子动能始终不变
5 运动电荷在磁场中受到力
第1页
1.知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判 断洛伦兹力方向. 2.知道洛伦兹力公式推理过程. 3.掌握垂直进入磁场带电粒子所受到洛伦兹力大小计算. 4.理解v和B垂直时洛伦兹力大小及方向判断办法、理解洛 伦兹力对电荷不做功. 5.理解电视显像管工作原理.
第2页
复习
1.判断安培力方向：
第29页
应用了电子束磁偏转原理
第30页
显像管工作示意图
第31页
磁流体发电机
第32页
磁流体发电机
第33页
磁流体发电机
第34页
粒子选择器
第35页
速度选择器
第36页
极光
第37页
1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力方向.带电粒子
电性或带电粒子运动方向. v
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
试验表明：磁场越强（磁感应强度越大）， 电荷量越大，运动速度越快，电荷受到洛伦 兹力越大.
第16页
可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力大小跟三 个原因相关：磁感应强度B 电荷量q 电荷运动速度为 v 总结：洛伦兹力：F=qvB (v垂直B）
第17页
【想一想】若此电子不垂直射入磁场，电子受到洛伦兹 力又如何呢 ？
类比 我们知道：当电
v0
B
流方向跟磁场方向平行
时安培力等于0.
第14页
1.当带电粒子运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最 小——F=0. 想一想：假如带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力）, 初速度v0跟磁感强度B方向平行,粒子将做什么运动？ 以初速度v0做匀速直线运动
第15页
B qv
2.当带电粒子运动方向与磁场方向垂直 时，洛伦兹力F最大.
V B
+
F
B v2
+
F
vV1 F
B V
第12页
总结：洛伦兹力方向： 1.左手定则 2.注意: （1）四指指向电流方向，即正电荷运动方向或负电荷 运动反方向. （2）F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所决定 平面，但B与v不一定垂直.
第13页
二、洛伦兹力大小
试判断下图中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力情 况如何.
洛伦兹（1853—1928）
第7页
一、探究洛伦兹力方向：
理论推导: 安培力是磁场对电流作用力. 电流是电荷定向移动形成. 洛伦兹力是磁场对运动电荷作用力.
猜想：磁场对电流作用力实质是磁场对运动电荷作用力.
试验验证：洛伦兹力方向能够用左手定则鉴定 猜想正确.
第8页
1.判断洛伦兹力方向办法：左手定则
=1.60×10-19×3×106×0.10N =4.8×10-14 N
第44页
1.定义： 磁场对运动电荷作用力，叫做洛伦兹力. 2.方向： 由左手定则判断 （1）洛伦兹力F一定和B、v决定平面垂直. （2）洛伦兹力只改变速度方向而不改变其大小. （3）洛伦兹力永远不做功.
第45页
3.洛伦兹力大小：
v F
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，让磁感线垂 直穿过手心，若四指指向正电 荷运动方向，那么大拇指所指 方向就是正电荷所受洛伦兹力 方向.
第9页
v F
②若四指指向负电荷运动反方 向，那么大拇指所指方向就是 负电荷所受洛伦兹力方向.
第10页
第11页
2.洛伦兹力F与v、B三者之间方向关系
洛伦兹力推导
第21页
解：(1)通电导线中电流
I nqvS
(2)通电导线所受安培力
F安 BIL B(nqvS)L
(3)这段导线内自由电荷数
N nSL
(4)每个电荷所受洛伦兹力
F洛
F安 N
B(nqvS ) L nSL
qvB
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
F I
v vv v
F qvB sin θ为B与v之间夹角
（1）当v平行于B时： F=0 （2）当v垂直于B时： F=qvB
4.电视机显像管工作原理
第46页
F
I
I
F
2.安培力大小普通计算办法： F安＝BILsinθ（ θ为B与L夹角）
第3页
推理与猜想：
磁场对运动电荷会有作用力吗？ I
第4页
第5页
洛伦兹力（阴极射线在磁场中偏转）
第6页
磁场对运动电荷作用
洛伦兹是荷兰物理学家、数学 家，1853年7月18日生于阿纳 姆.洛伦兹创建了典型电子论， 提出了洛伦兹变换公式，19与 其学生塞曼共同取得诺贝尔物 理学奖.为纪念洛伦兹卓著功勋， 荷兰政府决定从1945年起，把 他生日定为“洛伦兹节”.
第40页
4.电荷量为＋q粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确 是( B ) A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B．假如把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹 力大小方向不变 C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一 定与电荷运动方向垂直 D．粒子速度一定改变
第41页
5. 如图所表示，一个带正电q带电体处于垂直纸面向里 匀强磁场B中，带电体质量为m.为了使带电体对水平 绝缘面正好没有正压力，则应当（ C ） A.将磁感应强度B值增大 B.将磁场以速率v=mg／qB向上运动 C.将磁场以速率v=mg／qB向右运动 D.将磁场以速率v=mg／qB向左运动
1.电荷在电场中一定受到电场力作用，与其运动状态无 关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对 于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行电荷才受磁场 力作用. 2.大小：F电＝Eq,F洛=Bqvsinθ(θ为B与V夹角).
第25页
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电荷所受电场力方向总是平行于电场线切线方向；而电 荷所受磁场力方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动 方向. 4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）， 而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功.
V
B1
B
B2
F Bqv sin (为B与v的夹角）
第18页
V2
θ
V1
θ
第19页
三、探究洛伦兹力表示式
设有一段长为L，横截面积为S直导线，单位体积内自由电荷 数为n，每个自由电荷电荷量为q，自由电荷定向移动速率为 v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B匀强磁场 中，求 （1）电流强度I. （2）通电导线所受安培力. （3）这段导线内自由电荷数. （4）每个电荷所受洛伦兹力.
(合用条件：速度方 向与磁场方向垂直)
第22页
四、洛伦兹力与安培力关系
1.安培力是洛伦兹力宏观表现，洛伦兹力是安培力微观 表现. 2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动电荷数） 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作用力
第23页
洛伦兹力与安培力
第24页
五、洛伦兹力和电场力区别
第26页
六 、电视显像管工作原理
主要结构: 电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
第27页
【思考与讨论】
1.要使电子打在O点,偏转磁场应
当沿什么方向? 不加偏转磁场
2.要使电子打在A点,偏转磁场应
当沿什么方向? 垂直纸面向外
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3.要使电子打在B点,偏转磁场应当沿什么方向? 垂直纸面向里 4.要使电子从A点向B点逐步移动,偏转磁场应当 如何改变？ 先垂直纸面向外并逐步减小,后垂直纸面向里并逐步 增大.
第42页
6.来自宇宙质子流，以与地球表面垂直方向射向
赤道上空某一点，则这些质子在进入地球周围空
间时，将( B )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点稍向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
v
第43页
7.电子速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T匀强磁 场中，它受到洛伦兹力是多大？ 【解析】由题意知v垂直B,由洛伦兹力公式得： F洛=qvB
面向里运动
直于纸面向外
第38页
2.当一带正电q粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电 螺线管，若不计重力，则（ CD ） A．带电粒子速度大小改变 B．带电粒子速度方向改变 C．带电粒子速度大小不变 D．带电粒子速度方向不变
第39页
3.电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B匀强磁场 中,则( BD ) A.磁场对电子作用力始终不变 B.磁场对电子作用力始终不做功 C.电子速度始终不变 D.电子动能始终不变
5 运动电荷在磁场中受到力
第1页
1.知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判 断洛伦兹力方向. 2.知道洛伦兹力公式推理过程. 3.掌握垂直进入磁场带电粒子所受到洛伦兹力大小计算. 4.理解v和B垂直时洛伦兹力大小及方向判断办法、理解洛 伦兹力对电荷不做功. 5.理解电视显像管工作原理.
第2页
复习
1.判断安培力方向：
第29页
应用了电子束磁偏转原理
第30页
显像管工作示意图
第31页
磁流体发电机
第32页
磁流体发电机
第33页
磁流体发电机
第34页
粒子选择器
第35页
速度选择器
第36页
极光
第37页
1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力方向.带电粒子
电性或带电粒子运动方向. v
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
试验表明：磁场越强（磁感应强度越大）， 电荷量越大，运动速度越快，电荷受到洛伦 兹力越大.
第16页
可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力大小跟三 个原因相关：磁感应强度B 电荷量q 电荷运动速度为 v 总结：洛伦兹力：F=qvB (v垂直B）
第17页
【想一想】若此电子不垂直射入磁场，电子受到洛伦兹 力又如何呢 ？
类比 我们知道：当电
v0
B
流方向跟磁场方向平行
时安培力等于0.
第14页
1.当带电粒子运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最 小——F=0. 想一想：假如带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力）, 初速度v0跟磁感强度B方向平行,粒子将做什么运动？ 以初速度v0做匀速直线运动
第15页
B qv
2.当带电粒子运动方向与磁场方向垂直 时，洛伦兹力F最大.
V B
+
F
B v2
+
F
vV1 F
B V
第12页
总结：洛伦兹力方向： 1.左手定则 2.注意: （1）四指指向电流方向，即正电荷运动方向或负电荷 运动反方向. （2）F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所决定 平面，但B与v不一定垂直.
第13页
二、洛伦兹力大小
试判断下图中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力情 况如何.
洛伦兹（1853—1928）
第7页
一、探究洛伦兹力方向：
理论推导: 安培力是磁场对电流作用力. 电流是电荷定向移动形成. 洛伦兹力是磁场对运动电荷作用力.
猜想：磁场对电流作用力实质是磁场对运动电荷作用力.
试验验证：洛伦兹力方向能够用左手定则鉴定 猜想正确.
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1.判断洛伦兹力方向办法：左手定则
=1.60×10-19×3×106×0.10N =4.8×10-14 N
第44页
1.定义： 磁场对运动电荷作用力，叫做洛伦兹力. 2.方向： 由左手定则判断 （1）洛伦兹力F一定和B、v决定平面垂直. （2）洛伦兹力只改变速度方向而不改变其大小. （3）洛伦兹力永远不做功.
第45页
3.洛伦兹力大小：
v F
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，让磁感线垂 直穿过手心，若四指指向正电 荷运动方向，那么大拇指所指 方向就是正电荷所受洛伦兹力 方向.
第9页
v F
②若四指指向负电荷运动反方 向，那么大拇指所指方向就是 负电荷所受洛伦兹力方向.
第10页
第11页
2.洛伦兹力F与v、B三者之间方向关系