洛倫茲力顯像管

1、 導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課電子束在顯像管中電子束在顯像管中為什么會偏轉(zhuǎn)？為什么會偏轉(zhuǎn)？顯像管在電視中顯像管在電視中是怎樣工作的？是怎樣工作的？ 電子在磁電子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，受到什么力的受到什么力的作用呢？作用呢？第二章第二章 磁場磁場 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1. 知識與能力知識與能力知道在磁場中的運(yùn)動電荷受到的洛倫茲力，知道在磁場中的運(yùn)動電荷受到的洛倫茲力，學(xué)會用左手定則判定洛倫茲力的方向。學(xué)會用左手定則判定洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力的大小。知道洛倫茲力的大小。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)的原理。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)的原理。了解電視顯像管中如何利用磁偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)了解電視顯像管中如何利用磁偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)電子束掃描

2、的。電子束掃描的。了解霍爾元件是如何利用磁場形成霍了解霍爾元件是如何利用磁場形成霍爾電壓的。爾電壓的。2. 過程與方法過程與方法通過觀察演示實驗，學(xué)習(xí)洛倫茲力。通過觀察演示實驗，學(xué)習(xí)洛倫茲力。通過與安培力的類比，學(xué)會判定洛倫通過與安培力的類比，學(xué)會判定洛倫茲力的方向和大小。茲力的方向和大小。通過試驗，學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)。通過試驗，學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)。3. 情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀了解物理知識在實際生活中的廣泛應(yīng)了解物理知識在實際生活中的廣泛應(yīng)用，了解物理知識的重要性，激發(fā)學(xué)用，了解物理知識的重要性，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。習(xí)物理的興趣。從宏觀到微觀，從現(xiàn)象到本質(zhì)，培養(yǎng)從宏觀到微觀，從現(xiàn)象到本質(zhì)，培養(yǎng)邏

3、輯推理能力。邏輯推理能力。 教學(xué)重難點教學(xué)重難點重點：重點：知道在磁場中的運(yùn)動電荷受到洛倫茲力。知道在磁場中的運(yùn)動電荷受到洛倫茲力。學(xué)會用左手定則判定洛倫茲力的方向。學(xué)會用左手定則判定洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力的大小。知道洛倫茲力的大小。難點：難點：電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理。電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理。電視顯像管中如何利用磁偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)電子電視顯像管中如何利用磁偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)電子束掃描。束掃描。 本節(jié)導(dǎo)航本節(jié)導(dǎo)航1. 洛倫茲力洛倫茲力2. 顯像管顯像管3. 霍爾效應(yīng)和霍爾元件霍爾效應(yīng)和霍爾元件1. 洛倫茲力洛倫茲力探究探究演示實驗：演示實驗：電子束在磁電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)場中的偏轉(zhuǎn)放入磁場中電子放入磁場中電子束發(fā)生

4、了彎曲束發(fā)生了彎曲沒有磁場時電子沒有磁場時電子束沿直線前進(jìn)束沿直線前進(jìn)結(jié)論結(jié)論 試驗表明運(yùn)動電荷在磁場中受到試驗表明運(yùn)動電荷在磁場中受到力的作用，這種力稱為力的作用，這種力稱為洛倫茲力。洛倫茲力。 通電導(dǎo)線在磁場中所受到的通電導(dǎo)線在磁場中所受到的安培力安培力是大量運(yùn)動電荷所受是大量運(yùn)動電荷所受洛倫洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)茲力的宏觀表現(xiàn)。注意注意（1）洛倫茲力的方向）洛倫茲力的方向左手定則左手定則用左手定則判定：用左手定則判定：伸開左手，使拇指伸開左手，使拇指與其余四指垂直與其余四指垂直并且在同一平面內(nèi)，讓磁感線并且在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直進(jìn)入掌心，并使四指指向垂直進(jìn)入掌心，并使四指指向正電荷正電荷

5、運(yùn)動的方向，則拇指所運(yùn)動的方向，則拇指所指的方向就是正電荷所受的洛指的方向就是正電荷所受的洛倫茲力的方向。倫茲力的方向。注意：注意：左手定則中四指方向應(yīng)與左手定則中四指方向應(yīng)與正正電荷的移電荷的移動方向動方向相同相同，與，與負(fù)負(fù)電荷的運(yùn)動方向電荷的運(yùn)動方向相反相反。 左手定則判定洛倫茲力的方向與左手定左手定則判定洛倫茲力的方向與左手定則判定安培力的方向是一回事嗎？為什么？則判定安培力的方向是一回事嗎？為什么？ 解答：是一回事，原因是電流是電解答：是一回事，原因是電流是電荷的定向運(yùn)動，電流的方向是正電荷運(yùn)荷的定向運(yùn)動，電流的方向是正電荷運(yùn)動的方向。磁場中通電導(dǎo)線所受的安培動的方向。磁場中通電導(dǎo)線

6、所受的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。（2）洛倫茲力的大?。┞鍌惼澚Φ拇笮?當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向垂直（當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向垂直（vB）時，）時，F(xiàn)=qvB 。 當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行（當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行（v/B)時，時，電荷不受洛倫茲力電荷不受洛倫茲力. 即即F=0 。 國際單位制中，上述各個物理量的單位國際單位制中，上述各個物理量的單位分別為：分別為：N、C、m/s、T 。注意注意1. 洛倫茲力垂直于洛倫茲力垂直于v與與所在的平面所在的平面2. 洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功3. 區(qū)分帶電粒子在電場和在磁場中受力情況區(qū)分帶電粒

7、子在電場和在磁場中受力情況不同不同: 帶電粒子置于電場中帶電粒子置于電場中必受電場力必受電場力，與，與運(yùn)運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)動狀態(tài)無關(guān)，但在磁場中洛倫茲力的大小和，但在磁場中洛倫茲力的大小和方向方向與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。2.顯像管顯像管 顯像管在日常顯像管在日常生活中應(yīng)用很廣泛，生活中應(yīng)用很廣泛，你知道它的工作原你知道它的工作原理嗎？理嗎？顯像管的結(jié)構(gòu)及符號顯像管的結(jié)構(gòu)及符號（1）磁偏轉(zhuǎn)）磁偏轉(zhuǎn) 運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。用，運(yùn)動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。（2）磁偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用）磁偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用 電視機(jī)顯像管、電視攝像管、電視機(jī)顯像管、電視攝

8、像管、CRT顯顯示器等等。示器等等。（3）顯像管）顯像管 顯像管的結(jié)構(gòu)顯像管的結(jié)構(gòu)觀察觀察主要由電子槍、熒光屏和偏轉(zhuǎn)線圈組成主要由電子槍、熒光屏和偏轉(zhuǎn)線圈組成 顯像管的工作過程顯像管的工作過程電子束掃描：電子束對熒光屏自電子束掃描：電子束對熒光屏自左向右、自上向下的運(yùn)動。左向右、自上向下的運(yùn)動。 行掃描：水平方向的掃描。行掃描：水平方向的掃描。 幀掃描：豎直方向的掃描。幀掃描：豎直方向的掃描。 電子槍發(fā)出高速電子流撞在熒光屏上，激發(fā)電子槍發(fā)出高速電子流撞在熒光屏上，激發(fā)出熒光。若把書上的每個字想象成熒光屏上的每出熒光。若把書上的每個字想象成熒光屏上的每個發(fā)光點，從每行的左邊移到右邊，再從第一行

9、個發(fā)光點，從每行的左邊移到右邊，再從第一行移到最后一行。電子束完成一幀完整畫面要掃移到最后一行。電子束完成一幀完整畫面要掃625行，每秒要掃行，每秒要掃25幀畫面。畫面的迅速變換和視覺幀畫面。畫面的迅速變換和視覺暫留效應(yīng)使我們看到了活動的圖像。暫留效應(yīng)使我們看到了活動的圖像。電子束掃描電子束掃描 顯像管的工作原理顯像管的工作原理電子槍電子槍線圈線圈屏幕屏幕熒光點熒光點電子束在偏轉(zhuǎn)電子束在偏轉(zhuǎn)線圈中偏轉(zhuǎn)線圈中偏轉(zhuǎn) 顯像管中，線圈有行偏轉(zhuǎn)線顯像管中，線圈有行偏轉(zhuǎn)線圈和幀偏轉(zhuǎn)線圈。與磁場方向垂圈和幀偏轉(zhuǎn)線圈。與磁場方向垂直的電子束運(yùn)動時，行偏轉(zhuǎn)線圈直的電子束運(yùn)動時，行偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生豎直的磁場，電子束受

10、洛倫產(chǎn)生豎直的磁場，電子束受洛倫茲力發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)；幀偏轉(zhuǎn)線圈茲力發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)；幀偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生沿水平方向的磁場，使電子產(chǎn)生沿水平方向的磁場，使電子束上下偏轉(zhuǎn)。束上下偏轉(zhuǎn)。電子束沿與磁場方向垂直的方向電子束沿與磁場方向垂直的方向運(yùn)動時，受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)。運(yùn)動時，受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)。3.霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)和霍爾元件和霍爾元件（1）霍爾效應(yīng)）霍爾效應(yīng) 概念：概念：定向移動的電荷定向移動的電荷同時受到洛倫茲力同時受到洛倫茲力F洛洛和電場和電場力力F電電的作用，當(dāng)電場力增大的作用，當(dāng)電場力增大到與洛倫茲力相等時，內(nèi)外到與洛倫茲力相等時，內(nèi)外側(cè)端面間形成一個穩(wěn)定的電側(cè)端面間形成一個穩(wěn)定的電場，稱為場，稱為霍

11、爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)。此時兩。此時兩端面間形成一個穩(wěn)定的電壓端面間形成一個穩(wěn)定的電壓UH，這個電壓叫，這個電壓叫霍爾電壓霍爾電壓?；魻栃?yīng)原理圖霍爾效應(yīng)原理圖（2）用霍爾元件測量磁感應(yīng)強(qiáng)度）用霍爾元件測量磁感應(yīng)強(qiáng)度霍爾元件霍爾元件DABCRNS試驗示意圖試驗示意圖 將霍爾元件的將霍爾元件的BD端與多用端與多用電表的最靈敏的電表的最靈敏的50A電流檔相電流檔相連，電源連，電源E與可變電阻與可變電阻R串聯(lián)后串聯(lián)后連到霍爾元件的連到霍爾元件的AC端，用以輸端，用以輸入控制電流。將條形磁鐵的磁入控制電流。將條形磁鐵的磁極靠近霍爾元件極靠近霍爾元件H，觀察多用，觀察多用電表指針讀數(shù)的變化。電表指針讀數(shù)的變化。

12、保持霍爾元件保持霍爾元件H H與條形磁鐵磁極與條形磁鐵磁極的相對位置不變，改變的相對位置不變，改變R R的大小，的大小，觀察多用電表指針讀數(shù)的變化。觀察多用電表指針讀數(shù)的變化?；魻栯妷号c輸入電流成正比霍爾電壓與輸入電流成正比 按圖檢測收音機(jī)揚(yáng)聲器附近的磁場分布按圖檢測收音機(jī)揚(yáng)聲器附近的磁場分布情況。情況。檢測結(jié)果：收音機(jī)附近是檢測結(jié)果：收音機(jī)附近是變化的磁場。變化的磁場。 怎樣用霍爾元件制成的磁場檢測器來粗怎樣用霍爾元件制成的磁場檢測器來粗略檢測磁場中某處磁感線的方向？判斷依略檢測磁場中某處磁感線的方向？判斷依據(jù)是什么？據(jù)是什么？ 將霍爾元件制成各種形狀的探頭放入磁場將霍爾元件制成各種形狀的探

13、頭放入磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而器件表面和磁感線垂直時檢應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而器件表面和磁感線垂直時檢測器才有反應(yīng)。從而檢測出磁感線的方向。測器才有反應(yīng)。從而檢測出磁感線的方向。 課外拓展課外拓展小小翻蓋也有玄機(jī)小小翻蓋也有玄機(jī)-折疊手機(jī)接聽技術(shù)大揭秘折疊手機(jī)接聽技術(shù)大揭秘 手機(jī)中的側(cè)鍵、錄音鍵、諾基亞手機(jī)的手機(jī)中的側(cè)鍵、錄音鍵、諾基亞手機(jī)的電源按鍵、干簧管和霍爾元件都是控制電路電源按鍵、干簧管和霍爾元件都是控制電路接通和斷開的開關(guān)元件。按鍵是靠人手動操接通和斷開的開關(guān)元件。按鍵是靠人手動操作；干簧管和霍爾元件是通過磁信號控制

14、，作；干簧管和霍爾元件是通過磁信號控制，使電路接通和斷開。使電路接通和斷開。 干簧管：又叫磁控管，是用磁信號控制的干簧管：又叫磁控管，是用磁信號控制的 一種開關(guān)器件，常用于翻蓋上，外殼為玻璃管，一種開關(guān)器件，常用于翻蓋上，外殼為玻璃管，內(nèi)有兩個有一定距離的鐵質(zhì)彈性簧片作電極。內(nèi)有兩個有一定距離的鐵質(zhì)彈性簧片作電極。當(dāng)磁體靠近時，兩簧片被當(dāng)磁體靠近時，兩簧片被 吸引而接通電路；磁吸引而接通電路；磁體離開時兩簧片分開而斷路。體離開時兩簧片分開而斷路。 干簧管用于早期的翻蓋和折疊手機(jī)中，通干簧管用于早期的翻蓋和折疊手機(jī)中，通過翻蓋的動作，使翻蓋上的磁鐵控制干簧管通、過翻蓋的動作，使翻蓋上的磁鐵控制干

15、簧管通、斷，實現(xiàn)接聽或掛機(jī)。斷，實現(xiàn)接聽或掛機(jī)。 干簧管外殼易受損，出現(xiàn)按鍵失靈、顯示干簧管外殼易受損，出現(xiàn)按鍵失靈、顯示不正常等故障。不正常等故障。 霍爾元件：作用與干簧管一樣，均為磁控霍爾元件：作用與干簧管一樣，均為磁控制開關(guān)，用于近期的翻蓋手機(jī)，是電了元件，制開關(guān)，用于近期的翻蓋手機(jī)，是電了元件，外形象三極管，體積小不易損壞。外形象三極管，體積小不易損壞。 課堂小結(jié)課堂小結(jié)1. 洛倫茲力洛倫茲力 定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力。定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力。 通電導(dǎo)線在磁場中所受到的安培力是大量通電導(dǎo)線在磁場中所受到的安培力是大量運(yùn)動運(yùn)動 電荷所受洛倫茲力的電荷所受洛倫茲力的宏

16、觀宏觀表現(xiàn)。表現(xiàn)。 方向：由方向：由左手定則左手定則判定判定 a. 正電荷的運(yùn)動方向與電流方向相同，負(fù)電正電荷的運(yùn)動方向與電流方向相同，負(fù)電荷運(yùn)動方向與電流方向相反。荷運(yùn)動方向與電流方向相反。 b. 洛倫茲力洛倫茲力垂直于垂直于與與所在的平面所在的平面 大小大小 a. 當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向垂直垂直（vB）時，時，f=qvB. b. 當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行平行（v/B)時，電荷不受洛倫茲力，時，電荷不受洛倫茲力，f=0 洛倫茲力對運(yùn)動電荷洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功不做功。 區(qū)分帶電粒子在電場和在磁場中受力情區(qū)分帶電粒子在電場和在磁場中受

17、力情況不同：況不同： 帶電粒子置于電場中必受電場力，與運(yùn)動狀態(tài)帶電粒子置于電場中必受電場力，與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，但在磁場中洛倫茲力的大小和方向與運(yùn)動無關(guān)，但在磁場中洛倫茲力的大小和方向與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。狀態(tài)有關(guān)。 左手定則中四指方向應(yīng)與左手定則中四指方向應(yīng)與正正電荷的移動電荷的移動方向方向相同相同，與，與負(fù)負(fù)電荷的運(yùn)動方向電荷的運(yùn)動方向相反相反。 電子束沿與磁場方向垂直的方電子束沿與磁場方向垂直的方向運(yùn)動時，受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)。向運(yùn)動時，受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)。2.顯像管的工作原理顯像管的工作原理電子槍電子槍線圈線圈屏幕屏幕熒光點熒光點（1）概念：）概念：定向移動的電荷同時受到洛定向移動的電荷同時受到洛

18、倫茲力倫茲力F洛洛和電場力和電場力F電電的作用，當(dāng)電場力增的作用，當(dāng)電場力增大到與洛倫茲力相等時，內(nèi)外側(cè)端面間形大到與洛倫茲力相等時，內(nèi)外側(cè)端面間形成一個穩(wěn)定的電場，稱為成一個穩(wěn)定的電場，稱為霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)。此時。此時兩端面間形成一個穩(wěn)定的電壓兩端面間形成一個穩(wěn)定的電壓UH，這個電，這個電壓叫壓叫霍爾電壓霍爾電壓。3. 霍爾效應(yīng)和霍爾元件霍爾效應(yīng)和霍爾元件 將霍爾元件制成各種形狀的探頭放入磁場中，將霍爾元件制成各種形狀的探頭放入磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而器件表面和磁感線垂直時檢測器才有敏感，因而器件表面和磁感線垂直時

19、檢測器才有反應(yīng)。從而檢測出磁感線的方向。反應(yīng)。從而檢測出磁感線的方向。 （2）怎樣用霍爾元件制成的磁場）怎樣用霍爾元件制成的磁場檢測器來粗略檢測磁場中某處磁感檢測器來粗略檢測磁場中某處磁感線的方向？判斷依據(jù)是什么？線的方向？判斷依據(jù)是什么？ 課堂練習(xí)課堂練習(xí)BVqBVqBVq垂直紙面向內(nèi)垂直紙面向內(nèi)BVq1. 判斷運(yùn)動電荷在磁場中受力方向判斷運(yùn)動電荷在磁場中受力方向 f f f 2. 帶電為帶電為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動說法正的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動說法正確的是（確的是（ ） A. 只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同。只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同。 B. 如果把如果把+q改為改為-q，且速度反向大小不變，則，且速度反向大小不變，則 洛倫茲力的大小不變。洛倫茲力的大小不變。 C. 洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直。場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直。 D. 粒子只受到洛倫茲力作用其運(yùn)動的動能動量粒子只受到洛倫茲力作用其運(yùn)動的動能動量均不變均不變3關(guān)于洛倫茲力，