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1、第六节洛伦兹力初探第六节洛伦兹力初探课标定位课标定位学习目标：学习目标：1. 经历实验探究洛伦兹力方向的过经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和程，知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会判断洛伦兹力的磁感应强度的方向都垂直，会判断洛伦兹力的方向方向2知道电视显像管的基本构造以及它工作的基知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理本原理重点难点：洛伦兹力的方向的判断重点难点：洛伦兹力的方向的判断 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练第六节第六节课前自主学案课前自主学案一、磁一、磁场
2、对场对运运动电动电荷的作用荷的作用1洛洛伦兹伦兹力力(1)定定义义：磁：磁场对场对_的作用力的作用力(2)与与安安培培力力的的关关系系：通通电电导导线线在在磁磁场场中中所所受受的的安安培培力力是是洛洛伦伦兹兹力力的的_，而而洛洛伦伦兹兹力力是是安培力的微安培力的微观观解解释释运运动电动电荷荷宏宏观观表表现现2洛洛伦兹伦兹力的方向力的方向(1)方方向向判判断断：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与四四指指在在同同一一个个平平面面内内并并跟跟四四指指垂垂直直，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿入入手手心心，使使四四指指指指向向正正电电荷荷运运动动方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是正正电
3、电荷荷在在磁磁场场中中所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向，负负电电荷受力的方向与正荷受力的方向与正电电荷受力的方向相反荷受力的方向相反(2)特特点点：洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向与与电电荷荷运运动动方方向向和和磁磁场场方方向向都都_，洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷_功功垂直垂直不做不做思考感悟思考感悟电电荷在荷在电场电场中会受到中会受到电场电场力的作用，那么力的作用，那么电电荷放荷放入磁入磁场场中是否一定会受到磁中是否一定会受到磁场场力的作用？力的作用？提示：当提示：当电电荷在磁荷在磁场场中静止或沿着磁感中静止或沿着磁感线线方向运方向运动时动时，电电荷不会受到磁荷不会受到磁场场力的作用
4、，只有当力的作用，只有当电电荷荷运运动动且运且运动动方向不与磁方向不与磁场场平行平行时时，才受洛，才受洛伦兹伦兹力力作用作用二、磁偏二、磁偏转转与与显显像管像管1磁磁偏偏转转：借借助助_电电子子束束运运动动方方向向的的磁磁场场使使电电子子束束改改变变_或或者者发发生生偏偏转转的的方方法法称称为为磁偏磁偏转转2电视电视机机显显像管像管(1)结结构如构如图图161所示：所示：图图161垂直于垂直于方向方向主主要要由由电电子子枪枪、线线圈圈、荧荧光光屏屏和和玻玻璃璃屏屏幕幕四四部部分分组组成成(2)工工作作原原理理：应应用用了了电电子子束束_的的原原理理，电电子子束束产产生生高高能能电电子子束束，通
5、通电电线线圈圈提提供供_，电电子子束束穿穿过过磁磁场场时时，受受_作作用用，径径迹迹发发生生偏偏转转，电电子束打在子束打在荧荧光物光物质质上，上，产产生亮点生亮点磁偏磁偏转转磁磁场场洛洛伦兹伦兹力力核心要点突破核心要点突破一、洛伦兹力和电场力的比较一、洛伦兹力和电场力的比较这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两力，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种力的区别也是十分明显的.洛伦兹力电场力力的概念磁场对其中的运动电荷的作用电场对放入其中的电荷的作用产生条件磁场中的运动电荷，且运动方向与磁场
6、方向不共线电荷将受到洛伦兹力作用电场中的电荷无论静止还是沿任意方向运动都要受到电场力方向方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向及电荷运动方向方向由电荷正负、电场方向决定正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反大小fqvBsinFqE做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(单单项项选选择择)关关于于带带电电粒粒子子在在匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场中的运中的运动动，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A带带电电粒粒子子沿沿电电场场线线
7、方方向向射射入入，静静电电力力对对带带电电粒粒子做正功，粒子子做正功，粒子动动能一定增加能一定增加B带带电电粒粒子子垂垂直直于于电电场场线线方方向向射射入入，静静电电力力对对带带电电粒子不做功，粒子粒子不做功，粒子动动能不能不变变C带带电电粒粒子子沿沿磁磁感感线线方方向向射射入入，洛洛伦伦兹兹力力对对带带电电粒子做正功，粒子粒子做正功，粒子动动能一定增加能一定增加D不不管管带带电电粒粒子子怎怎样样射射入入磁磁场场，洛洛伦伦兹兹力力对对带带电电粒子都不做功，粒子粒子都不做功，粒子动动能不能不变变解解析析：选选D.带带电电粒粒子子沿沿电电场场线线方方向向射射入入，若若为为正正电电荷荷，静静电电力力
8、对对带带电电粒粒子子做做正正功功，粒粒子子动动能能增增大大，若若为为负负电电荷荷，静静电电力力对对带带电电粒粒子子做做负负功功，粒粒子子动动能能减减小小，A错错误误；带带电电粒粒子子垂垂直直电电场场线线方方向向射射入入，粒粒子子做做类类平平抛抛运运动动，静静电电力力一一定定做做正正功功，粒粒子子动动能能增增加加，B错错误误；由由于于洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向始始终终与与粒粒子子的的速速度度方方向向垂垂直直，故故洛洛伦伦兹兹力力永永远远不不做做功功，C错错误误，D正确正确二、洛伦兹力与安培力的异同二、洛伦兹力与安培力的异同1在导体静止不动时，安培力是洛伦兹力的合力，在导体静止不动时，安培力是洛
9、伦兹力的合力，所以洛伦兹力的方向与安培力的方向是一致的，所以洛伦兹力的方向与安培力的方向是一致的，可由左手定则判定判断洛伦兹力的方向时一定可由左手定则判定判断洛伦兹力的方向时一定要注意要注意f垂直于垂直于v与与B所决定的平面所决定的平面2当运动电荷的速度当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，仍以向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，仍以初速度做匀速直线运动而磁场中静止的电荷也初速度做匀速直线运动而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用导体平行磁场方向放置时，不受洛伦兹力的作用导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体
10、也不受定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力安培力3洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功由于洛伦兹力动导体却可以做功由于洛伦兹力f始终垂直于电荷始终垂直于电荷的运动速度的运动速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，也不论电荷是什么样的运动轨迹，f只改变只改变v的方向，的方向，并不改变并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功通电导体在磁场中运动时，电荷相对磁场的运功通电导体在磁场中运动时，电荷相对磁场的运动方向并不沿导体方向
11、，所受洛伦兹力的方向也不动方向并不沿导体方向，所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体，洛伦兹力垂直于导体方向的分力做正垂直于导体，洛伦兹力垂直于导体方向的分力做正功，而沿导体方向的分力做负功，总功仍为功，而沿导体方向的分力做负功，总功仍为0.导体导体中所有运动电荷受到的洛伦兹力，在垂直于导体方中所有运动电荷受到的洛伦兹力，在垂直于导体方向的分力的合力就是安培力，所以安培力对运动导向的分力的合力就是安培力，所以安培力对运动导体可以做功体可以做功即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.(双双选选)下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A运运动电动电荷不受洛荷不受洛伦兹伦兹力的地方一
12、定没有磁力的地方一定没有磁场场B如如果果把把q改改为为q，且且速速度度反反向向，大大小小不不变变，则则洛洛伦兹伦兹力的大小、方向均不力的大小、方向均不变变C洛洛伦伦兹兹力力方方向向一一定定与与电电荷荷速速度度方方向向垂垂直直，磁磁场场方向也一定与方向也一定与电电荷速度方向垂直荷速度方向垂直D粒子在只受洛粒子在只受洛伦兹伦兹力作用力作用时时运运动动的的动动能不能不变变解解析析：选选BD.带带电电粒粒子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小不不仅仅与与速速度度的的大大小小有有关关，还还与与速速度度和和磁磁场场方方向向间间的的夹夹角角有有关关，A错错误误；由由fqvB知知，q、v、B中中有有两两项项
13、相相反反而而其其他他不不变变时时，f不不变变，B正正确确；洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向始始终终与与速速度度方方向向垂垂直直，与与磁磁场场方方向向垂垂直直，即即垂垂直直于于v和和B所所决决定定的的平平面面，但但v和和B不不一一定定互互相相垂垂直直，C错错误误；由由于于洛洛伦伦兹兹力力始始终终与与速速度度方方向向垂垂直直，故故洛洛伦伦兹兹力力不不做做功功，若若粒粒子子只只受受洛洛伦兹伦兹力作用，运力作用，运动动的的动动能不能不变变，D正确正确特别提醒：在判断电荷所受洛伦兹力或电场特别提醒：在判断电荷所受洛伦兹力或电场力方向时，首先认清判断的是正电荷还是负力方向时，首先认清判断的是正电荷还是负电荷的
14、受力方向，其次看清场的方向，然后电荷的受力方向，其次看清场的方向，然后做出正确判断做出正确判断课堂互动讲练课堂互动讲练洛洛伦兹伦兹力的方向判断力的方向判断类型一类型一例例例例1 1 (单项选择单项选择)如图如图162为阴极射线管为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为场，则电子束的偏转方向为()图图162A竖竖直向上偏直向上偏转转B竖竖直向下偏直向下偏转转C垂直
15、垂直纸纸面向里偏面向里偏转转 D垂直垂直纸纸面向外偏面向外偏转转【精精讲讲精精析析】带带电电粒粒子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向可可用用左左手手定定则则判判定定在在用用左左手手定定则则判判定定洛洛伦伦兹兹力力方方向向时时，四四指指应应指指向向电电子子运运动动的的反反方方向向，磁磁场场垂垂直直穿穿过过手手心心，则则大拇指所指的方向即大拇指所指的方向即为为洛洛伦兹伦兹力的方向力的方向【答案】【答案】B【方方法法总总结结】洛洛伦伦兹兹力力垂垂直直于于磁磁场场方方向向和和运运动动电电荷方向所决定的平面荷方向所决定的平面类型二洛洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷永不做功荷永不做功例例例例2 2 (
16、单项选择单项选择)如图如图163所示，一细线悬吊所示，一细线悬吊小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直平面内摆动，小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直平面内摆动，C点为小球运动的最低位置，那么点为小球运动的最低位置，那么()图图163A小球从等高的小球从等高的A点、点、B点分别摆至点分别摆至C点时速度点时速度大小相等大小相等B小球从等高的小球从等高的A点、点、B点分别摆至点分别摆至C点时则从点时则从A点摆至点摆至C点时速度大点时速度大C如果小球带正电，则小球从如果小球带正电，则小球从A点摆至点摆至C点的速点的速度比从度比从B点摆至点摆至C点时大点时大D如果小球带负电，则小球从如果小球带负电，则小球从A点
17、摆至点摆至C点的速点的速度比从度比从B点摆至点摆至C点时大点时大【精精讲讲精精析析】由由于于洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动小小球球不不做做功功，所所以以不不论论是是正正电电荷荷还还是是负负电电荷荷，不不论论是是从从A点点还还是是从从B点点摆摆至至C点点，机机械械能能均均守守恒恒，所所以以B、C、D错错，A对对【答案】【答案】A【方方法法总总结结】(1)洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向与与速速度度方方向向时时刻垂直，故洛刻垂直，故洛伦兹伦兹力力对电对电荷不做功荷不做功(2)分分析析此此类类问问题题时时，有有的的同同学学会会认认为为洛洛伦伦兹兹力力来来回回方方向向不不一一样样，所所以以做做功功不不同同忽
18、忽视视了了洛洛伦伦兹兹力力不做功不做功 (双选双选)一个电子穿过某一空间而未发生偏一个电子穿过某一空间而未发生偏转，那么转，那么()A此空间一定不存在磁场此空间一定不存在磁场B此空间可能有磁场，方向与电子速度平行此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直向均与电子速度垂直类型三运运动电动电荷在磁荷在磁场场中的运中的运动动例例例例3 3【思思路路点点拨拨】解解答答本本题题要要把把握握两两点点，一一是是电电荷荷在在场场中中的的受受力力特
19、特点点，二二是是从从电电子子运运动动的的状状态态判判断断受受力力，轨轨迹迹是是直直线线说说明明电电子子受受合合外外力力为为零零或所受力与速度共或所受力与速度共线线【精精讲讲精精析析】依依据据对对洛洛伦伦兹兹力力的的说说明明可可知知：当当v的的方方向向与与磁磁感感应应强强度度B的的方方向向平平行行时时，运运动动电电荷荷不不受受洛洛伦伦兹兹力力的的作作用用，带带电电粒粒子子仍仍然然以以速速度度v做做匀匀速速直直线线运运动动因因此此一一个个电电子子穿穿过过某某一一空空间间而而未未发发生生偏偏转转不不能能说说此此空空间间一一定定存存在在磁磁场场，只只能能说说此此空空间间可可能能有有磁磁场场，方方向向与
20、与电电子子速速度度方方向向平平行行，或或者者说说此此空空间间可可能能有有正正交交的的磁磁场场和和电电场场，它它们们的的方方向向均均与与电电子子速速度度方方向向垂垂直直，导导致致电电子子所所受受合合力力为为零零因而，本因而，本题题的正确的正确选项为选项为B、D.【答案】【答案】BD变变式式训训练练(双双选选)如如图图164，三三个个带带正正电电的的小小球球从从同同一一高高度度以以相相同同初初速速度度分分别别在在匀匀强强电电场场中中、匀匀强强磁磁场场中中、重重力力场场中中水水平平抛抛出出，落落地地时时速速度度大大小小相相比比()图图164A落地速度大小三者一落地速度大小三者一样样大大B小球落地速度最大小球落地速度最大C小球落地速度最大小球落地速度最大D小球落地速度大小一小球落地速度大小一样样大大解解析析：选选CD.两两球球只只有有重重力力做做功功，且且做做功功相相同同，由由动动能能定定理理分分析析可可知知两两球球落落地地速速度度大大小小相相等等，而而球球除除重重力力做做正正功功外外，还还有有电电场场力力对对其其做了功，落地速度最大，做了功，落地速度最大，选项选项C、D正确正确本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
