物理 选修3-1《磁场》修改版

1、磁 场东汉王充在东汉王充在论衡论衡中写道：中写道：“司南之杓司南之杓, ,投之于地投之于地, ,其柢指南其柢指南”最初发现的磁体是被最初发现的磁体是被称为称为“天然磁石天然磁石”的的矿物矿物, ,其中含有主要成其中含有主要成分为分为FeFe3 3OO4 4, ,能吸引其能吸引其他物体他物体, ,很像磁铁很像磁铁电磁炉电磁炉磁悬浮列车磁悬浮列车1.1.磁性：能够吸引铁质物体的性质磁性：能够吸引铁质物体的性质2.2.磁体：具有磁性的物体叫磁体磁体：具有磁性的物体叫磁体3.3.磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极 磁极不可能单独存在（磁单极子不存在）磁极不可能单独存在（磁

2、单极子不存在）小磁针静止时小磁针静止时 指南的磁极叫做指南的磁极叫做南极南极, ,又叫又叫S S极极; ; 指北的磁极叫做指北的磁极叫做北极北极, ,又叫又叫N N极极4.4.磁极间的相互作用磁极间的相互作用: : 同名磁极相斥，异名磁极相吸同名磁极相斥，异名磁极相吸一、磁现象磁体之间是通过什么发生相互作用的呢磁体之间是通过什么发生相互作用的呢? ?【联想联想】 电荷之间是通过什么发生相互作用电荷之间是通过什么发生相互作用的呢的呢? ?电荷之间的相互作用是通过电场发生的电荷之间的相互作用是通过电场发生的磁体之间的相互作用是通过磁体之间的相互作用是通过磁场磁场发生的发生的 电场和磁场一样都是一种

3、物质，是实电场和磁场一样都是一种物质，是实际存在的际存在的思考磁体磁体磁体磁体磁场磁场磁场和电场一样都是一种客观物质,是客观存在的,看不见摸不着,但是很多磁现象感知了它的存在。二、磁 场是否只有磁铁周围才存在磁场是否只有磁铁周围才存在磁场? ? 思 考奥斯特实验奥斯特实验三、电流的磁效应当给导线通电时当给导线通电时, ,与导线与导线平行放置的小磁针发生平行放置的小磁针发生转动转动: :通电导线周围存在磁场通电导线周围存在磁场, ,即即电流可以电流可以 产生磁场产生磁场磁体和通电导体之间的相互作用力是通过什么磁体和通电导体之间的相互作用力是通过什么发生的呢？发生的呢？磁体磁体电流电流磁场磁场思

4、考磁体磁体磁体磁体磁场磁场电流的磁效应：电流的磁效应： 电流能在周围空间产生磁场电流能在周围空间产生磁场. .磁铁不磁铁不是磁场的唯一来源是磁场的唯一来源. .问题：问题：电流与电流之间是否有力的电流与电流之间是否有力的 作用？作用？结论结论: :同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。结论结论: :反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。问题：问题： 电流和电流之间的相互作用力是电流和电流之间的相互作用力是通过什么发生的呢？通过什么发生的呢？电流电流电流电流磁场磁场思 考 磁场对放入其中的磁体或通电导磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。体会产生磁力作用。 （磁体之间、磁体与通电导体之（磁体

5、之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的）作用都是通过磁场发生的）四、磁场的基本性质1.1.地球是一个巨大的磁体地球是一个巨大的磁体2.2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场地球周围空间存在的磁场叫地磁场3.3.地磁的北极在地理的地磁的北极在地理的南极附近南极附近, ,地磁的南极在地磁的南极在地理的北极附近地理的北极附近, ,但两者但两者并不完全重合并不完全重合, ,它们之间它们之间的夹角称为磁偏角的夹角称为磁偏角4.4.磁偏角的数值在地球上磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的不同地方是不同的五、地磁场对放入其中的电荷有电场力的作

6、用对放入其中的电荷有电场力的作用磁场的基本性质是什么？磁场的基本性质是什么？对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用电场强度电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值试探电荷所受电场力跟电荷量的比值正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向是否类似电场的研究方法是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场分析磁体或电流在磁场中所受的力中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量找出表示磁场强弱和方向的物理量复复 习习描述磁场的强弱描述磁场的强弱和和方向方向一、磁感应强度的方向一、磁感应强度的方向物理学规定：物理学规定：小磁针小磁针N极极(北极北极)的受力方向的受

7、力方向或或小磁针小磁针静止静止时时N极的指向，规定为该点的极的指向，规定为该点的磁场方向磁场方向, 即即磁感应强度的方向磁感应强度的方向电流元：电流元：很短的一段通电导线中的电流很短的一段通电导线中的电流I与导线长度与导线长度L的乘的乘积积IL.方法：用方法：用检验电流元检验电流元来研究磁场强弱来研究磁场强弱 思考：思考：通电导线受到的磁场力与哪通电导线受到的磁场力与哪些因素有关些因素有关?导线长度、电流大小、磁场的不同、导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）垂直及任意夹角受力情况不同）二、磁感应强度的大小二

8、、磁感应强度的大小理想模型理想模型实验方法实验方法: :控制变量法控制变量法精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直垂直时，时，它受力的大小既与导线的长度它受力的大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中成正比，又与导线中的电流的电流I 成正比，即与成正比，即与I和和L的乘积的乘积 IL 成正比。成正比。（2 2）（1 1）三、磁感应强度1、定义：、定义：3、单位：、单位：4、方向：方向： 在磁场中在磁场中垂直于磁场方向垂直于磁场方向的通电导线，所受的的通电导线，所受的磁场力磁场力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL的比值叫磁的比值叫磁感

9、应强度感应强度在国际单位制中在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位是特斯拉,简称特简称特,国际符号是国际符号是T 1T=1N/Am磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, ,方向与该点磁场的方向一致方向与该点磁场的方向一致2、定义式：、定义式：）（BIILFB5、物理意义、物理意义：表征磁场强弱的物理量表征磁场强弱的物理量3.你对你对电流元电流元如何理解？如何理解？1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？B与与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关无关，与场源和该点在场中的位置有关6. 6.理解理解4.反映什么性

10、质？反映什么性质？如果导线很短很短，如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度就是导线所在处的磁感应强度.2.用用B=F/IL计算时，要注意什么问题？计算时，要注意什么问题？导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零 物理意义：物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。性质的物理量，是矢量。 在学习电场时为了形象的描述电场强度在学习电场时为了形象的描述

11、电场强度E E的大小和的大小和方向，方向，我们引入了什么物理量？我们引入了什么物理量？（1）电场线始于正电荷，终止于负电荷电场线始于正电荷，终止于负电荷,不闭合曲线不闭合曲线（2）电场线的疏密代表场强的强弱）电场线的疏密代表场强的强弱（3）电场线的切线方向代表场强的方向）电场线的切线方向代表场强的方向（4）在电场中）在电场中电场线电场线不相交不相交（5）电场线是假想线，实际）电场线是假想线，实际不存在不存在电场线的特点电场线的特点 如何形象地描述磁场中各点的磁场方向如何形象地描述磁场中各点的磁场方向? 在磁场中画出一些有方向的曲线，在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点

12、使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。的磁感应强度的方向一致。一、磁感线一、磁感线ABC二、几种常见磁场磁感线分布二、几种常见磁场磁感线分布（1）磁感线是闭合曲线 【磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极，外部的磁感线为曲线，而内部的磁感线为直线。】（2）磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向（3）磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小（4）任意两条磁感线不相交（5）磁感线是假想的，不是真实的思考三三.直线电流的磁场的磁感线直线电流的磁场的磁感线I侧视图侧视图俯视图俯视图直线电流的磁场的磁感线直线电流的磁场的磁感线四、环形电流周围磁感线四、环形电

13、流周围磁感线安培定则：安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。轴线上磁感线的方向。通电螺旋管周围通电螺旋管周围磁感线磁感线等效等效安培定则：安培定则：用右手握住螺旋管，让弯用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。（大拇指指感线的方向。（大拇指指向螺旋管北极）向螺旋管北极）如图所示，当开关闭合时：如图所示，当开关闭合时：(1)判断通电螺线管

14、的磁极；判断通电螺线管的磁极；如图所示，当开关闭合时：如图所示，当开关闭合时：（1）判断通电螺线管的磁极；）判断通电螺线管的磁极；（2）指出每个小磁针的）指出每个小磁针的N、S极。极。练习根据图中所示，小磁针所指方向，画出通电根据图中所示，小磁针所指方向，画出通电螺线管的绕线情况。螺线管的绕线情况。NN练习 磁铁和电流都能产生磁场，它们的磁场是否有什么联系？五、安培分子电流假说五、安培分子电流假说任何物质的分子中都存在环形电任何物质的分子中都存在环形电流流分子电流，分子电流使每个分子分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。都成为一个微小的磁体。未被磁化的铁棒未被磁化的铁棒磁化后的铁棒

15、磁化后的铁棒思考思考什么是匀强电场，它有何特点什么是匀强电场，它有何特点? 1 1、磁场强弱、方向处处相同的磁场、磁场强弱、方向处处相同的磁场 2 2、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线同、疏密均匀的直线六、匀强磁场六、匀强磁场七、磁通量七、磁通量1 1、定义：在磁感应强度为、定义：在磁感应强度为B B的匀强磁场中，的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S S，我们把，我们把B B与与S S的乘积叫做穿过这个面的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用字母积的磁通量，简称磁通。用字母

16、表示表示磁通量。磁通量。2 2、在匀强磁场中，公式为、在匀强磁场中，公式为 = =BSBS S S表示某一面积在垂直于磁场方表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面向上的投影面，即与，即与B B垂直的面垂直的面3 3、单位：在单位：在SISI制中是韦伯，简称韦，符制中是韦伯，简称韦，符号号WbWb4 4、物理意义：磁通量表示穿过这个面的物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。磁感线条数。 1.如图，线圈平面与水平方向成如图，线圈平面与水平方向成角，磁感应线竖直角，磁感应线竖直向下，设匀强磁场的磁感应强度为向下，设匀强磁场的磁感应强度为B，线圈面积为，线圈面积为S， 则则_课堂训练课堂训练db

17、caBBScos5 5、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和- -标量标量磁通量磁通量磁通量变化磁通量变化 是某两个时刻穿过某个平面是某两个时刻穿过某个平面S S的的磁通量之差，磁通量之差，即即 取决于末状态的磁通量取决于末状态的磁通量2 2与初状态磁通与初状态磁通量量1 1的代数差。的代数差。6.磁通量的变化量磁通量的变化量3.4磁场对通电导线的作用力 （一）知识与技能（一）

18、知识与技能 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断-左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。 （三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观 使学生学会由个别事物的个性来认

19、识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。 二、重点与难点：二、重点与难点： 重点：重点：安培力的方向确定和大小的计算。 难点：难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 三、教具三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。教学目标教学目标 安培定则（右手螺旋定则）安培定则（右手螺旋定则）1判断直线电流周围的磁场：判断直线电流周围的磁场：大拇指方向大拇指方向-电流方向电流方向四指弯曲方向四指弯曲方向-周围磁感线环绕方向周围磁感线环绕方向2判断环形电流判断环形电流 周围的磁

20、场：周围的磁场：四指弯曲方向四指弯曲方向电流方向电流方向环形电流中心磁场方向环形电流中心磁场方向大拇指方向大拇指方向3判断载流螺线判断载流螺线管的磁场：管的磁场：四指弯曲方向四指弯曲方向-电流方向电流方向大拇指方向大拇指方向载流螺线管中心载流螺线管中心磁场方向磁场方向检测题检测题1、图、图16-2中当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，中当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下的判断正确的是以下的判断正确的是 （ ）A当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针N极将指向读者极将指向读者B当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针S极将指向读

21、者极将指向读者C当磁针当磁针N极指向读者，线圈中电流沿逆时针方向极指向读者，线圈中电流沿逆时针方向D不管磁针如何偏转，线圈中的电流总是沿顺时针方向不管磁针如何偏转，线圈中的电流总是沿顺时针方向C 我们将磁感应强度我们将磁感应强度与面积与面积的乘积，叫做穿的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。用过这个面的磁通量，简称磁通。用 表示。表示。 即：即：在在SI单位制中，磁通量的单位为：单位制中，磁通量的单位为：（）下列各种说法中，正确的是：下列各种说法中，正确的是： A.磁通量很大，而磁感应强度可能很小；磁通量很大，而磁感应强度可能很小； B.磁感应强度越大，磁通量也越大；磁感应强度越大，磁通量

22、也越大； C.磁通量小，一定是磁感应强度小；磁通量小，一定是磁感应强度小； D.磁感应强度很大，而磁通量可能为零。磁感应强度很大，而磁通量可能为零。磁场对电流的作用力称为安培力。磁场对电流的作用力称为安培力。伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直，让磁感线手心，使四指指向电流的方向，手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。 画出图中第三者的方向。画出图中第三者的方向。FFFF画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。1.当

23、电流与磁场方向垂直时，当电流与磁场方向垂直时，2.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角时，角时，B1B2如图所示，两平行光滑导轨相距如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为与水平面夹角为450，金属棒，金属棒MN的质量为的质量为0.1kg，处，处在竖直向上磁感应强度为在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电的匀强磁场中，电源电动势为动势为6V，内阻为，内阻为1，为使，为使MN处于静止状态，则处于静止状态，则电阻电阻R应为多少？应为多少？(其他电阻不计其他电阻不计) 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成

24、正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。课堂练习课堂练习1、图、图16-3所示的四种情况，所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（通电导线不受安培力的是（ ）安培力方向总是垂直于磁感线和通电导线F B F IB I所 在 的 平 面 ， 即， 但 与不 一定垂直（与电场力和电场强度方向间有区别）如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导

25、线的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给，导线与磁场垂直，给导线通以由导线通以由N向向M的电流，则：的电流，则：A. 磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用F若不在正中央？A如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽的斜面上，放置两条宽L0.5m的光滑平行导轨，将电

26、源、滑动变阻器用导线连接在导的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为轨上，在导轨上横放一根质量为m0.2kg的金属棒的金属棒ab，电源电动势电源电动势E12V，内阻，内阻r0.3，磁场方向垂直轨道，磁场方向垂直轨道所在平面，所在平面，B0.8T。欲使棒。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻变阻器的使用电阻R应为多大？（应为多大？（g取取10m/s2，其它电阻，其它电阻不计）不计）BE rRa30bBGFNF 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成正比，而

27、螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。课堂练习课堂练习1、图、图16-3所示的四种情况，所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（通电导线不受安培力的是（ ）3.5磁场对运动电荷的作用力 （一）知识与技能（一）知识与技能 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断-左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.

28、 2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。教学目标教学目标 （三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观 使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。 二、重点与难点：二、重点与难点： 重点：重点：安培力的方向确定和大小

29、的计算。 难点：难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 三、教具三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。复习回顾复习回顾方向：方向：IB30IB运用左手定则判断安培力的方向运用左手定则判断安培力的方向安培力安培力: :1 1、磁场对通电导线的作用力、磁场对通电导线的作用力为为B B和和I I之间的夹角之间的夹角 大小：大小：sinBILF FF左手定则左手定则为什么磁场对通电导线有作用力？为什么磁场对通电导线有作用力？大小：大小：安培力安培力: :2 2、通电导线中的通电导线中的电流是怎样形成的呢电流是怎样形成的呢? ? 【思考思考】

30、: :既然磁场对电流有力的作用既然磁场对电流有力的作用, ,而电流是由电荷而电流是由电荷的定向移动形成的的定向移动形成的. .那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢? ?电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的1 1、磁场对通电导线的作用力、磁场对通电导线的作用力nqvSI sinBILF 方向：方向：左手定则左手定则复习回顾复习回顾电子射线管的原理：电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以

31、显示电子束的运动轨迹。屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。实验现象：实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。结论：磁场对运动电荷有作用。结论：磁场对运动电荷有作用。 让事实说话让事实说话运动电荷在磁场中受到的作用力叫做运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力洛伦兹力安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质磁场对电流有安培力的作用磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运而

32、电流是由电荷定向运动形成的动形成的,且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用.所以磁场所以磁场对电流的安培力就是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表对电流的安培力就是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现现一、洛伦兹力一、洛伦兹力为什么磁场对通电导线有作用力？为什么磁场对通电导线有作用力？如果是如果是负电荷负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向我们应如何判定洛伦兹力的方向?二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向左手定则：左手定则：伸开左手伸开左手, ,使大拇指和其余四指垂直且处于同使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内一平面内, ,把手放入磁场中把手放入磁场中, ,让磁感线垂直穿过

33、手心让磁感线垂直穿过手心, ,若四若四指指向正电荷运动的方向指指向正电荷运动的方向, ,那么拇指所指的方向就使正电那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向荷所受洛伦兹力的方向 FFvqv-qvFvFBvBB垂直于纸面垂直于纸面向外向外垂直于纸面垂直于纸面向外向外Bv1 1、以相同速度进入同一磁场的、以相同速度进入同一磁场的正、负正、负电荷电荷 受到的洛伦兹力方向受到的洛伦兹力方向相反相反2 2、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向垂直垂直于于v v和和B B组成的平面组成的平面B B F洛v v甲乙丙丁训练加固：训练加固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时

34、所受的洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 【思考思考】: :洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关? ?当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：的大小跟三个因素相关：1.1.磁感应强度磁感应强度B B2.2.电荷量电荷量q q3.3.电荷运动快慢电荷运动快慢v v三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小IFvvvv（1 1）通电导线中的电流）通电导线中的电流（2 2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（3 3）这段导线内的自由电荷数）这段导线内的自由电荷数（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力）每个电荷所受的洛伦兹力qvB

35、nSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面积为S S的直导线，单位体积内的自的直导线，单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，自由电荷定向移动，自由电荷定向移动的速率为的速率为v v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B B的的匀强磁场中，求匀强磁场中，求三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小qvBF洛电荷量为电荷量为q q的粒子以速度的粒子以速度v v运动时运动时, ,如果速如果速度方向与磁感应强度方向度方向

36、与磁感应强度方向垂直垂直, ,那么粒子所受那么粒子所受的洛伦兹力为的洛伦兹力为(v(v垂直垂直B B）问题问题: :若带电粒子不垂直射入磁场若带电粒子不垂直射入磁场, ,电子电子受到的洛伦兹力又如何呢受到的洛伦兹力又如何呢? ?B BsinqvBF洛B BF洛v vB BB B为为B B和和v v之间的夹角之间的夹角 V VB BB B三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小sinqvBF洛(vB(vB）(vB(vB）特例特例: :qvBF洛0洛F当运动电荷的速度当运动电荷的速度v v方向与磁感应强度方向与磁感应强度B B方方向的夹角为向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力大小为，电荷所受的洛伦兹力大小为 上

37、式中各量的单位：F F洛洛为为N N，q q为为C C，v v为为m/sm/s，B B为为T T三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小F F洛洛=qvB=qvB =1.60 =1.601010-19-193 310106 60.10N0.10N =4.8 =4.81010-14-14N N 电子的速率电子的速率v v=3=310106 6m/s,m/s,垂直射入垂直射入B B=0.10T=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？课课 堂堂 练练 习习 解：因为解：因为v v垂直垂直B B，所以所受洛伦兹力大小，所以所受洛伦兹力大小 当一带正电当一带正电q

38、 q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴沿螺线管中轴线进入该通电螺线管线进入该通电螺线管, ,若不计重力若不计重力, ,则（则（ ）A A带电粒子速度大小改变带电粒子速度大小改变B B带电粒子速度方向改变带电粒子速度方向改变C C带电粒子速度大小不变带电粒子速度大小不变D D带电粒子速度方向不变带电粒子速度方向不变B课课 堂堂 练练 习习 电荷量为电荷量为q q的粒子在匀强磁场中运动，下列的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是说法正确的是( )( )A A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B B如果把如果把q q改为改为-q-q，且速度反向，大小不

39、变，则，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变洛伦兹力的大小方向不变C C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场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方向一定与电荷运动方向垂直D D粒子的速度一定变化粒子的速度一定变化课课 堂堂 练练 习习 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将子在进入地球周围的空间时，将( )( )A A竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转C C相对于

40、预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转V V课课 堂堂 练练 习习思考与讨论：思考与讨论：1.1.带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？对带电粒子是否做功？2.2.带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力. .而带电粒子在电场中受电场力而带电粒子在电场中受电场力. .那么洛伦兹那么洛伦兹力与电场力有何区别？力与电场力有何区别？洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点 ：洛伦兹力的方向既垂直于磁场洛伦兹力的方向既垂直于磁场, ,又垂直于速度又垂直于速度, , 即垂直于即垂直于v v和和B

41、B所组成的平面所组成的平面2.2.洛伦兹力只改变速度的方向洛伦兹力只改变速度的方向, , 不改变速度的大小不改变速度的大小3.3.洛伦兹力对电荷不做功洛伦兹力对电荷不做功课课 堂堂 练练 习习半球形光滑绝缘槽处于磁感应强度为半球形光滑绝缘槽处于磁感应强度为B B的的匀强磁场中匀强磁场中, ,若将一带正电若将一带正电, ,电量为电量为q,q,质量为质量为m m的小球从绝缘槽的右侧最高点由静止释放的小球从绝缘槽的右侧最高点由静止释放, ,求求小球释放后将怎样运动小球释放后将怎样运动? ?洛伦兹力和电场力的区别：洛伦兹力和电场力的区别：电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无电荷在电场中一定

42、受到电场力的作用，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的电荷才受磁于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。场力作用。2.2.大小：大小：F F电电Eq,FEq,F洛洛=Bqvsin=Bqvsin。3.3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。运动方向。4.4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除

43、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外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。做功。课课 堂堂 练练 习习在图所示的平行板之间在图所示的平行板之间, ,电场强度电场强度E E和磁感应强度和磁感应强度B B相相互垂直互垂直, ,具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同况不同. .这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来, ,所以叫做速度选择器所以叫做速度选择器. .若带正电粒子入射速度若带正电粒子入射速度 , ,则下列则下列说法正确

44、的是说法正确的是( )( )BEv A.A.粒子动能一定增加粒子动能一定增加, ,电场力做正功电场力做正功B.B.粒子所受洛伦兹力一定增大粒子所受洛伦兹力一定增大, ,洛伦兹力做正功洛伦兹力做正功C.C.粒子动能一定减少粒子动能一定减少, , 洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功D.D.电场力不做功电场力不做功, ,洛伦兹力做正功洛伦兹力做正功+ + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - BE+q课课 堂堂 练练 习习B半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电)导电,分为p型半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电)导电,分为p型和n型两种

45、.p型中空穴为多数载流子;n型中自由电子为多数载流子.用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型:将材料放在匀强磁场中.通以图示方向的电流I.用电压表判定上下两个表面的电势高低.从而判定判定一块半导体材料是p型还是n型.试分析原因I若上极板电势高.就是p型半导体;若下极板电势高.就是n型半导体.课课 堂堂 练练 习习若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O O点射入点射入. .则则电子的运动轨迹电子的运动轨迹? ?绕有绝缘的通电导线的铁环绕有绝缘的通电导线的铁环, ,电流方向如图所示电流方向如图所示. .向右偏转向右偏转向左偏转向左偏转向下偏转向下偏转向上

46、偏转向上偏转主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等四、电视显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理1.1.若要使电子束在水平方向偏离中心若要使电子束在水平方向偏离中心, ,打在荧光屏上的打在荧光屏上的A A点点, ,偏转磁场应该沿什么方向偏转磁场应该沿什么方向? ?2.2.若要使电子束打在点若要使电子束打在点, ,磁场应该沿什么方向磁场应该沿什么方向? ?3.3.若要使电子束打在荧光屏上的位置由若要使电子束打在荧光屏上的位置由B B逐渐向逐渐向A A点移动点移动, ,偏转磁场应该怎样变化偏转磁场应该怎样变化? ?原理：原理：应用电子束磁偏转的道理应用电子束磁偏转的道理四、电视显像管的工作

47、原理四、电视显像管的工作原理思考与讨论：思考与讨论：沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的带电粒子带电粒子, ,在磁场中将做什么运动在磁场中将做什么运动? ?3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 （一）知识与技能（一）知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向. 2、知道洛伦兹力大小的推理过程. 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算. 4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功. 5、了解电视显像管的工作原理 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培

48、力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin。最后了解洛伦兹力的一个应用电视显像管中的磁偏转。教学目标教学目标 （三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观 引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理假设实验验证”。 二、重点与难点：二、重点与难点： 重点：重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向. 2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算. 这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点 难点：难点：1.洛伦兹力对

49、带电粒子不做功. 2.洛伦兹力方向的判断. 三、教具三、教具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体复习：复习：1、洛伦兹力产生的条件？、洛伦兹力产生的条件？2、洛伦兹力的大小和方向如何确定？、洛伦兹力的大小和方向如何确定？3、洛伦兹力有什么特点？、洛伦兹力有什么特点？射入匀强磁场中的带电粒射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？子将做怎样的运动呢？思考：思考：一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态，？ （重力不计）问题问题1：问题问题2： 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计）匀速直线运动匀速直线运动1、理论推导、理论推导v

50、vB B（1 1） 时时 ，洛伦兹力的方向与速度方，洛伦兹力的方向与速度方向的关系向的关系（2 2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？子的速率变化么？能量呢？（3 3）洛伦兹力的如何变化？）洛伦兹力的如何变化？（4 4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？运动状态如何？垂直垂直一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导、理论推导沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电

51、粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动问题问题3：推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径半径r r和运动周期和运动周期T T，与粒子的速度，与粒子的速度v v和磁场和磁场的磁感应强度的磁感应强度B B的关系表达式的关系表达式 带电粒子将在垂直于磁场带电粒子将在垂直于磁场 的平面内做匀速圆周运动的平面内做匀速圆周运动 。1）、圆周运动的半径）、圆周运动的半径mvRqB2）、圆周运动的周期）、圆周运动的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈电电 子子 枪枪磁场强弱选择挡磁场强弱选择挡加速电压加速电压选择挡

52、选择挡2、实验验证、实验验证（1）洛伦兹力演示仪）洛伦兹力演示仪励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场中心的连线的匀强磁场加速电场：作用是改变电子束出射加速电场：作用是改变电子束出射的速度的速度电子枪：射出电子电子枪：射出电子（2）实验演示）实验演示a a、不加磁场时观察电子束的径迹、不加磁场时观察电子束的径迹b b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹c c、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化度

53、，观察电子束径迹的变化d d、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化度，观察电子束径迹的变化（3）实验结论）实验结论沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。 通过格通过格雷塞尔气雷塞尔气泡室显示泡室显示的带电粒的带电粒子在匀强子在匀强磁场中的磁场中的运动径迹运动径迹例题：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，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

54、后打到照相底片D上（如图）（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。12mvRdqB偏转：212qUmv加速：1122mURdBq（一）、（一）、质谱仪质谱仪测量带电粒子的质量或比荷测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素分析同位素二、实际应用二、实际应用1直线加速器直线加速器 （二）、（二）、回旋加速器回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子、作用：产生高速运动的粒子2、原理原理1）、两）、两D形盒中有匀强磁场无电场，形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。盒间缝隙有交变电场。2）、交变电场的周期等于粒子做匀速）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。圆周运动的周

55、期。3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。 已知回旋加速器中已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为强度大小为B，D形盒的半径为形盒的半径为r.今将质量为今将质量为m、电量为电量为q的质子从间隙中心处由静止释放，求粒的质子从间隙中心处由静止释放，求粒子在加速器内加速后所能达到的最速度表达式子在加速器内加速后所能达到的最速度表达式. 3、注意、注意1 1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。2 mTqB2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。 如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大D形盒半径，我们是形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗？不是就可以使