磁場對運(yùn)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(yùn)動電荷的作用力 新授課教 學(xué) 目 標(biāo)（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(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。5、了解電視機(jī)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(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生認(rèn)真體會科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。2、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)1、理解洛倫

2、茲力對運(yùn)動電荷不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。教 學(xué) 方 法 實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)力可能是作用在運(yùn)動電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。演示實(shí)驗(yàn)用陰極射線管研究磁場對運(yùn)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(yùn)動軌跡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒有外磁場時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。分析得出結(jié)論：磁場對運(yùn)動電荷有作用。（二）進(jìn)行新課1、洛倫茲力的方向和大小運(yùn)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(shí)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(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)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(yùn)動的方向，那么，大拇指所指的方

4、向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。如果運(yùn)動的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)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(jìn)入磁場時(shí)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(gè)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(qiáng)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(qiáng)度I的微觀表達(dá)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(gè)運(yùn)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(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，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(yùn)動時(shí)，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(qiáng)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(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，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(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)，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(diǎn)向B點(diǎn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)磁場方向水平向里，勻強(qiáng)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(yùn)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(yùn)動4