(教参)第一章 2 磁场对运动电荷的作用力-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

2　磁场对运动电荷的作用力 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小 物理观念：掌握洛伦兹力的概念，深化运动与相互作用的观念 科学思维：能由安培力公式推导出洛伦兹力公式 会求洛伦兹力的大小和方向；了解电子束的磁偏转 (见学生用书P6) 知识点一　洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力 运动电荷在__磁场__中受到的力。 2．洛伦兹力的方向 (1)左手定则：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。运动的负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷所受洛伦兹力的方向相反。 (2)特点：洛伦兹力F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。 (3)判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向，四个手指要指向负电荷运动的相反方向。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)洛伦兹力的方向与电荷运动方向一定垂直。(　√　) (2)洛伦兹力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。(　　) (3)洛伦兹力方向与电荷的运动方向、磁感应强度的方向都垂直。(　√　) 2．思考题：当电荷的运动方向和磁场方向不垂直时，洛伦兹力方向与磁场方向垂直吗？ 答案：垂直。 知识点二　洛伦兹力的大小 1．洛伦兹力的大小 F＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。 (1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F＝qvB。 (2)当电荷运动方向与磁场方向平行时，F＝0。 (3)当电荷在磁场中静止时，F＝0。 2．洛伦兹力与安培力的关系 区 别 ①洛伦兹力是指单个运动电荷所受到的磁场力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，即电流受到的安培力 ②洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功 联 系 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释 ②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数) ③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向特点一致，均可用左手定则进行判断 3．由安培力公式推导洛伦兹力公式 设导体单位体积内自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，定向移动的速率为v，假设长度为L的导体中的自由电荷在t秒内全部通过面积为S的横截面A，如图所示，则通过该段导体的电荷量Q＝nqSL＝nqS·vt，导体与磁场垂直。 又因为I＝，F安＝BIL，故F安＝BL＝B·L＝Bqv·SnL，洛伦兹力F洛＝，故F洛＝qvB。 4．洛伦兹力与静电力的比较 项目 洛伦兹力 静电力 性质 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 静电力是电场对电荷的作用力 产生 条件 电荷在磁场中运动且运动方向与磁场方向不平行 在电场中，电荷无论静止还是沿哪个方向运动都要受到静电力 方向 (1)由电荷的正负、磁场的方向以及电荷的运动方向决定，各方向之间的关系遵循左手定则 (2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直) (1)由电荷的正负、电场的方向决定 (2)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 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 作用 效果 洛伦兹力只改变电荷速度的方向，不能改变电荷速度的大小 静电力既可以改变电荷速度的方向，又可以改变电荷速度的大小 做功 情况 洛伦兹力一定不做功 静电力可以不做功，也可以做功 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)运动电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用。(　　) (2)电荷运动方向跟磁场方向平行时，电荷受到的洛伦兹力为0。(　√　) (3)电荷运动方向跟磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大。(　√　) 2．思考题：洛伦兹力与安培力有怎样的关系？ 答案：安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。 知识点三　电子束的磁偏转 1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、__偏转线圈__和荧光屏组成。 2．显像管的原理 (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时发光。 3．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，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在显示技术中叫作__扫描__。 (见学生用书P8) 　　类型一　判断洛伦兹力的方向 如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会(　B　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转 解析：根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直于纸面向外，