磁場對運動電荷的作用力示范教案

1、.高中物理教學(xué)教案課 題 3.5磁場對運動電荷的作用力 新授課教 學(xué) 目 標（一）知識與技能1、知道什么是洛倫茲力。2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。3、掌握洛倫茲力大小的推理過程。4、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。5、了解電視機顯像管的工作原理。（二）過程與方法通過洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程進一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀讓學(xué)生認真體會科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理假設(shè)實驗驗證”教學(xué)重點、難點教學(xué)重點1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。2、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。教學(xué)難點1、理解洛倫

2、茲力對運動電荷不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。教 學(xué) 方 法 實驗觀察法、講述法、分析推理法教 學(xué) 手 段電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片 教學(xué)活動（一）引入新課（復(fù)習(xí)提問）前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：（1）如圖，判定安培力的方向若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A。求：導(dǎo)線所受的安培力大小.（2）電流是如何形成的. 電荷的定向移動形成電流。磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么.這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。演示實驗用陰極射線管研究磁場對運動電荷

3、的作用。如圖3.5-1說明電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。實驗現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。分析得出結(jié)論：磁場對運動電荷有作用。（二）進行新課1、洛倫茲力的方向和大小運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，大拇指所指的方

4、向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。如果運動的是負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。 課堂訓(xùn)練1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。 甲 乙 丙 丁下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。洛倫茲力的大小若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中。這段導(dǎo)體所受的安培力為 F安=BIL電流強度I的微觀表達式為

5、 I=nqSv這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為 N=nLS。安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為當運動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為，則電荷所受的洛倫茲力大小為 上式中各量的單位：為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）思考與討論：同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功.教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。課堂訓(xùn)練2、電

6、子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大.3、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將_A豎直向下沿直線射向地面B相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)2、電視顯像管的工作原理 在圖3.54中，如圖所示：（1）要是電子打在A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向. 垂直紙面向外（2）要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向. 垂直紙面向里（3）要是電子打從A點向B點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化.先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。學(xué)生閱

7、讀教材，進一步了解顯像管的工作過程。課堂訓(xùn)練1、關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是AF、B、v三者必定均保持垂直BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vCB必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vDv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2、如圖所示的是磁感應(yīng)強度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖（其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直）。其中正確的是3、如圖所示，勻強磁場方向水平向里，勻強電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則A若電子從右向左飛入，電子也沿直線運動B若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)C若電子從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)D若電子從左向右飛入，電子也沿直線運動4