第1章 第2节 磁场对运动电荷的作用力（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　磁场对运动电荷的作用力 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 通过实验，认识洛伦兹力，了解洛伦兹力在生产生活中的应用。 1.能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 2．经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，体会模型建构与演绎推理的方法。经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程，进一步体会矢量分析的方法。 了解显像管的基本构造及工作的基本原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。 [对应学生用书P10] 知识点一 洛伦兹力的方向 1.洛伦兹力❶：运动电荷在磁场中受到的力。 2．洛伦兹力的方向❷：依照左手定则判定。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；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向，如图所示。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 1．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用。(　　×　　) 2．若电荷的速度方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力作用。(　　√　　) 3．正电荷所受洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受洛伦兹力的方向与磁场方向相反。(　　×　　) 知识点二 洛伦兹力的大小❸ 1.当v与B成θ角时：F＝qvB_sin_θ。 2．当v⊥B时：F＝qvB。 3．当v∥B时：F＝0。 1．电荷运动的速度越大，所受的洛伦兹力越大。(　　×　　) 2．洛伦兹力同静电力一样，可对运动电荷做正功或负功。(　　×　　) 3．电荷以大小相同的速度进入磁场而速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同。(　　√　　) 知识点三 电子束的磁偏转 1.应用实例：显像管电视机。 2．显像管的构造：如图所示❹，显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 3．显像管的工作原理 (1)电子枪发射高速电子。 (2)电子束在磁场中偏转。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 4．扫描：在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，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动的显示技术。 1．电子枪的作用是发射高速电子。(　　√　　) 2．偏转线圈的作用是产生恒定磁场。(　　×　　) 3．偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不动的。(　　√　　) 批注❶：洛伦兹力与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。 批注❷：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。 实例分析：从太阳或其他星体上释放的大量高能粒子流称为宇宙射线，请问地球是如何使自己不受宇宙射线的伤害的？ 提示：地球周围空间存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，使地球不受宇宙射线的伤害。 批注❸：实例分析：在地球的两极，当来自太阳的带电粒子与地球大气层中的原子相遇时，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来产生奇异绚丽的光芒，形成极光。为什么极光只在两极出现？ 提示：地球像一块巨大的磁石，而它的磁极在南北两极附近。我们所熟悉的指南针因受地磁场的影响，总是指着南北方向，从太阳射来的带电微粒流，也要受到地磁场的影响，以螺旋运动方式趋近于地磁的南北两极，所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光，在北极发生的叫北极光。我国在北半球，所以在我国只能看到北极光。 批注❹：(1)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)要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？ (3)要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 提示：(1)偏转磁场方向垂直纸面向外。 (2)偏转磁场方向垂直纸面向里。 (3)偏转磁场的磁感应强度先垂直纸面向里逐渐减小至零，再垂直纸面向外逐渐增大。 [对应学生用书P11] 探究点一　洛伦兹力的方向　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)如图是把阴极射线管放入磁场中的情形，电子束偏转方向是怎样的？如果把通有与电子运动方向相同的电流的导线放入该位置，则导线所受安培力的方向怎样？ 提示：电子向下偏转；通电导线受力向上。 (2)将磁铁的N极、S极交换位置，电子束有什么变化，说明了什么？ 提示：两极交换位置，电子束偏转的方向与原来相反，说明电子束的受力方向与磁场方向有关。 ►探究归纳 1．决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、速度的方向、磁感应强度的方向。当电荷的电性一定时，其他两个因素决定了洛伦兹力的方向，如果只让其中一个反向，则洛伦兹力必定反向； 如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变。 2．F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示(图中v的方向为正电荷的运动方向)。 2．洛伦兹力的特点：由于洛伦兹力的方向始终与电荷