磁場對運動電荷的作用(教案)

1、磁場對運動電荷的作用力鄱陽縣第二中學：*新課標要求（一）知識與技能1、知道什么是洛倫茲力，理解安培力和洛倫茲力的關系。2、知道洛倫茲力產生條件，會用左手定則判定洛倫茲力的方向。3、知道洛倫茲力大小的推理過程。4、應用公式F=qvBsin解答有關問題。5、應用洛倫茲力有關知識解釋生產生活中有關的一些問題。（二）過程與方法通過洛倫茲力大小的推導過程進一步培養(yǎng)學生的分析推理能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法：“對比推理假設實驗驗證”教學重點1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。2、掌握進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。教學難點1、理解洛倫茲力對運動電荷

2、不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。教學方法實驗觀察法、講述法、分析推理法教學用具：電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片教學過程（一）引入新課：同學們，我們首先來觀看一下神奇而有美麗的極光。播放美麗的極光影片。師：你們知道極光一般出現在什么地方嗎？生：兩極等高緯度地區(qū)。師：為什么極光不能在赤道等低緯度地區(qū)出現呢？生：學生好奇。師：我們通過這一節(jié)課的學習就將知道為什么極光這美麗而又神秘的面紗，這就是磁場對運動電荷的作用力 （板書標題）一、洛倫茲力（板書）師：我們在上一節(jié)中學習了磁場對通電導線的作用力，即安培力的大小和方向。生：大小，方向：左手定則師：磁場對通電的導線才有作用力，那么這個作用就與電流

3、有關，那么電流是如何形成的呢？生：電荷的定向移動形成的師：由上述的兩個問題你可以想到什么？生：磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷的作用力的宏觀表現，也就是說磁場可能對運動電荷有力的作用。師：很好。磁場對運動電荷究竟有沒有作用力，我們口說無憑，能否通過實驗來驗證一下呢？實驗驗證師：要驗證磁場對運動電荷是否有作用力，我們不僅需要一個磁場（展示蹄形磁鐵），還需要運動電荷。那么運動電荷怎么得到呢？展示：陰極射線管（結合視頻材料）介紹：陰極射線管的玻璃管內已經抽成真空，當左右兩個電極按標簽上的極性接上高壓電源時，陰極會發(fā)射電子。在電場的加速下飛向陽極，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的軌跡

4、。演示：沒有磁場時電子束是一條直線。用一個蹄性磁鐵在電子束的路徑上加磁場，嘗試不同方向的磁場對電子束徑跡的不同影響，直至出現電子束在磁場中偏轉。結論：磁場對運動電荷的確有作用力，我們把這一個作用力命名為洛倫茲力。（板書）運動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現。二：洛侖茲力的方向（板書）師：作為一種力，洛倫茲力是有方向的，那么，我們怎樣來確定它的方向呢？引導學生：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現，那么洛倫茲力的方向是不是可以根據安培力的方向判斷方法來判斷呢？生：可以，因為運動的電荷可看成等效電流。師：很好，我們知道電流的方向是:規(guī)定正電荷移動的方向規(guī)定為電流的方向，那

5、么正電荷所受力的方向就應該與電流的所受力的方向一樣。那么我們怎么判斷呢？生：用左手定則判斷正電荷運動的方向與電流的方向相同，負電荷運動的方向與電流的方向相反?？偨Y：（板書）1.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。2.負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。深化師：剛才，我們在判定洛倫茲的方向時，我們注意到電荷運動方向、磁場的方向、洛倫茲力的方向具有三維關系。為了幫助同學們更好地把握它們之間的關系，下面我們運用三維圖再來分析一下洛倫茲力和電荷運動方

6、向、磁場方向的關系。師：甲圖我們可以用左手定則判斷，乙圖中磁場方向與電荷運動方向不垂直時，怎么辦？生：分解速度（結合動畫）師：通過這兩幅三維圖，你能總結一下F、B、V三者之間的方向關系？生：F與B始終垂直、F與V始終垂直，而B與V不一定垂直。（板書）練習師：試判斷帶電粒子剛進入磁場時所受到的洛倫茲力的方向。三：洛侖茲力的大?。ò鍟?問題師：剛才我們研究了洛倫茲力的方向，那么洛倫茲力大小等于多少呢？2思路師：我們能否根據已有的知識，從理論上進行推導呢？生：根據安培力和洛倫茲力的關系。3建模師：這就需要我們建立一個模型。而模型的建立，我們總是選擇簡單的，所以：磁場：勻強磁場電流：通以恒定電流的直

7、導線，并與磁場垂直設有一段長為L，橫截面積為S的直導線，單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求（1）通電導線中的電流（2）通電導線所受的安培力（3）這段導線內的自由電荷數（4）每個電荷所受的洛倫茲力選擇具有代表性的同學，把他的推導過程用實物投影儀展示到大屏幕上，再請這位同學簡敘推導過程。最后總結：(板書)通電導線中的電流通電導線所受的安培力這段導線內的自由電荷數每個電荷所受的洛倫茲力師：我們剛剛推導出的公式的適用條件是什么？生：當電荷q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力推

8、廣：師：當運動電荷的方向與磁場的方向夾角為時，電荷所受的洛倫茲力怎么求？生：分解速度結合動畫分析，得出結論：例題：某帶電粒子的電量為,以速率射入的勻強磁場中，求它受到的洛倫茲力F多大？四：洛倫茲力的特點：1洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面2洛倫茲力對電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小應用1.電視機實驗介紹：電視機屏幕要顯示出圖象，必須要有電子打到熒光屏的各個地方上。那么，電子從哪里來呢？顯象管的電子槍能產生大量的高速運動的電子電子束。但是電子都沿同一個方向運動，有什么辦法可以使電子打到熒光屏的各個地方呢？生：加一水平的偏轉磁場。思考：該怎么加才能

9、使電子打到熒光屏上的A點呢？若要打到B點呢？若要使電子打到熒光屏的位置從B點逐漸向A點移動呢？生：向外、向內、向內減弱至向外增強。師：這樣，在電視機屏幕上就有光點從左邊移動到右邊，這在電視技術中叫做行掃描。但是，實際的電視應該電子束打到熒光屏的整個面，而不是一條線，我們該怎么辦呢？生：加一豎直的偏轉磁場。師：這在電視技術中叫做場掃描。如果場掃描和行掃描同時進行，想象一下，光點的運動情況會是怎么樣的呢？動畫：掃描（場掃描：50場/秒，所以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光）2極光現象問題：極光是來自太陽的高能粒子進入大氣后，與大氣發(fā)生作用而產生的。為什么在赤道卻從來沒有它的身影呢？生：解釋垂直射向赤道（向東偏轉）和兩極（長驅直入）的正電荷，并得出結論。師：至于有的時候高緯度地區(qū)也有極光出現，有興趣的同學課后可以通過上網等方式查閱。地磁場使得在赤道等低緯度地區(qū)沒有極光的身影，這的確是一種遺憾，但是，也正因為地磁場的存在，使我們人類的生產生活免遭宇宙高能粒子的傷害。師：現在，我們明白了上課開始時那個美麗有神秘的極光現象嗎？ 板書設計：磁場對運動電荷的作用一磁場對運動電荷的作用力運動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現。二洛倫茲力的方向左手定則三洛侖茲力的大小1、當運動電荷