磁場對運動電荷的作用教案

1、附件6：教 育 實 習 教 案(2012 屆)學 院： 專 業(yè)： 班 級： 實 習 生： 學號： 實習學校： 實習課程： 指導(dǎo)教師： （簽名）授課時間： 2011 年 10 月 10 日浙 江 師 范 大 學 制1 / 7教學內(nèi)容（章節(jié)）選修1-1第二章第四節(jié)磁場對運動電荷的作用課程類型新課課時安排1課時年級班級高二5班教學目標：1、通過本課時的學習使學生知道磁場對電流的作用（安培力）實質(zhì)是磁場對運動電荷作用（洛侖茲力）的宏觀表現(xiàn)。2、理解洛侖茲力的方向由左手定則判定，能根據(jù)安培力的表達式F=BIL推導(dǎo)洛侖茲力的表達式f=qvB。3、培養(yǎng)學生的思維能力、分析能力以及邏輯推理能力，使學生體會由宏

2、觀量描繪微觀量的科學思想。教學重點、難點：1、由安培力的方向?qū)С雠卸鍋銎澚Ψ较虻呐卸ǚ椒ㄗ笫侄▌t。2、根據(jù)安培力的表達式（宏觀量）導(dǎo)出洛侖茲力（微觀量）的表達式。教 具：陰極射線管、學生低壓電源、感應(yīng)圈（高壓）、蹄形磁體、導(dǎo)線和開關(guān)以及投影儀、投影片、投影屏幕。教學方法：多媒體教學教學進程（不夠附頁）：（一）引課播放：極光視頻欣賞漂亮吧 ？美麗吧？那現(xiàn)在我要問了，同學們知道剛才所拍攝的這些美麗的景象是什么嗎？這就是多發(fā)于地球兩極或中高緯度的自然奇觀極光那為什么極光總多發(fā)于地球的兩級和中高緯度地區(qū)，而不會在我們金華的上空出現(xiàn)呢？那么極光又是如何形成了呢？這些神秘的問題我們該如何來解決呢，科學研

3、究告訴我們，這種奇異的極光和來自太空的高能離子受到地磁場的作用有關(guān)，那么究竟他們有什么樣的關(guān)系，我們能不能解釋呢？能不能？ 同學們真棒！極光都能解釋那么學完今天的課程以后我們就能對美麗的極光現(xiàn)象做一個簡單的解釋了，那么今天我們就來學習磁場對運動電荷的作用（二）新課教學我們在上節(jié)課中學過，通電導(dǎo)線如果垂直放在磁場當中給它通上電流以后，導(dǎo)線是不是會受到力的作用？這個力叫什么力呢？安培力，那么請同學們看大屏幕，你能不能給我判斷出來這根通電導(dǎo)線在磁場當中所受到的安培力的方向呢？可不可以？大家試著判斷一下，（請同學起來判斷熒幕上的題目）提問：為什么通電導(dǎo)線放在磁場當中就會受到安培力的作用呢？而不通電的時

4、候?qū)Ь€無論我怎么放到磁場中他會不會受到安培力的作用？猜想，安培力是因為導(dǎo)體當中每一個運動電荷受到磁場力作用而表現(xiàn)出來的宏觀作用力呢？這里有一根通電直導(dǎo)線，他的磁場方向是垂直于大屏幕向里的，有安培定則我們可以判斷出它所受到的安培力是豎直向上的，那么我們對它進行深入的研究，導(dǎo)線當中的自由電荷定向移動而形成電流，如果每一個運動電荷都受到向上的作用力，那則宏觀出通電導(dǎo)線受到向上的安培力作用，我們這種猜想是否正確呢？磁場對電荷究竟有沒有作用力呢，我們口說無憑。能不能通過實驗來驗證一下呢，可想而知我們這里肯定需要一個磁場，這里有一個很常見的一根條形磁鐵吧，這邊是不是有磁場啊，我們還需要運動電荷，運動電荷怎

5、么得到呢？請同學們看，這是一個陰極射線管，這是他的陰極，這是他的陽極，這是一個感應(yīng)圈，感應(yīng)圈可以產(chǎn)生高壓靜電，這個時候呢，我們?nèi)绻蜷_感應(yīng)圈，在高壓靜電的作用下陰極射線管就會產(chǎn)生大量的高速運動的電子，這些電子通過這里的狹縫出來后打在白色的熒光屏上產(chǎn)生螢光，就出現(xiàn)了一條亮線，請同學們觀察，有沒有，一條綠色的亮線吧，那這條亮線就是電子打在熒光屏上所產(chǎn)生的螢光，這條亮線同樣也能夠反應(yīng)出電子運動的軌跡吧？那么現(xiàn)在電子運動我們有了，磁場我們也有了，給它加上磁場以后我們看一看它到底受不受磁場對他的作用力， 這位同學，你來靠近這個電子束，看一下這個射線會有什么現(xiàn)象發(fā)生。大家看到了吧，這條射線呢怎么樣了?。渴?/p>

6、不是發(fā)生偏轉(zhuǎn)了啊，然后我拿掉這個磁鐵射線是不是又恢復(fù)到了原位??？好！那么通過電子束在磁場當中偏轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象能夠說明什么，大家想一想？（請一個同學起來回答）說明磁場對運動的電荷會產(chǎn)生了力的作用，所以才使得電子束的軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)??？好！那我們再來看一下，我用S極去靠近它，它是向上偏轉(zhuǎn)的是不是？我用N極去靠近它它又向下偏轉(zhuǎn)，這似乎說明帶電粒子受到的這個力可能和磁場的方向是不是有關(guān)，那有什么關(guān)系我們暫且放下不談它，那么通過這個實驗?zāi)匚覀兙统浞值尿炞C了我們剛才的猜想是正確的，由實驗我們看到磁場對運動電荷有力的作用，使得大量的電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這個現(xiàn)象是荷蘭物理學家洛倫茲首先提出的，為了紀念他人們把磁場對運

7、動電荷的作用的力稱為洛倫茲力，安培力就是洛倫茲力的一個宏觀表現(xiàn)。（板書）我們說安培力是洛倫茲力，大量電荷所受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)那么同樣的洛倫茲力就是安培力的微觀本質(zhì)吧？所以我們也可以說洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)一、洛侖茲力1. 磁場對運動電荷有力的作用，這個力叫做洛倫茲力。2. 洛倫茲力與安培力的關(guān)系： 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)， 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。那么作為一個力來說，它肯定是有方向的，是不是？那我們?nèi)绾蝸砼袛嗦鍌惼澚Φ姆较?？二、洛倫茲力方向的判斷左手定則通過剛才的學習我們知道通電導(dǎo)線在磁場中受到到了安培力的作用最本質(zhì)的原因是導(dǎo)體當中的帶電粒子運動的時候受到了洛倫茲力的作用，也

8、就是說安培力是洛倫茲力對大量運動電荷作用的宏觀表現(xiàn)，那么我們將如何來判斷洛倫茲力的方向呢？在這里我們觀察一下，磁場是垂直屏幕向里，而導(dǎo)體當中形成的電流是往水平向右的，然而這里分為兩種情況，第一種導(dǎo)體當中是正電荷定向移動形成電流，電荷運動方向與電流方向是相同的；第二種是負電荷的定向移動形成電流，而負電荷定向移動方向和電流方向是相反的，所以說這邊負電荷是往向左運動的，首先我們來判斷導(dǎo)體所受的安培力的方向，根據(jù)上節(jié)課我們所學的左手定則，我們知道這兩段導(dǎo)體所受的安培力方向都是豎直向上的，那么，也可以說運動電荷所受的洛倫茲力也應(yīng)該是豎直向上的，這樣才能表現(xiàn)為整個導(dǎo)體所受的安培力是豎直向上的，那這樣是不是

9、說明安培力的方向跟運動電荷所受的洛倫茲力是相同的？那我們將如何來判定洛倫茲力的方向??？大家想一想（請同學起來回答）1、由安培力的方向?qū)С雎鍋銎澚Ψ较虻奶攸c（1）洛侖茲力的方向跟磁場方向垂直；（2）洛侖茲力的方向跟電荷運動方向垂直。怎么樣判斷洛倫茲力的方向呢？大膽的思考，再想想我們前面所學的知識，對不對？我們要用已知的問題去解決未知的問題啊，安培力是對于一根通電導(dǎo)線而言的，而洛倫茲力是對于一個又一個的電荷而言的，那你該如何用左手定則來判斷呢？類比安培力方向判斷的左手定則來判斷洛倫茲力方向時，四指應(yīng)指向正電荷運動方向，因為我們知道電流方 向規(guī)定為正電荷運動的方向吧？同意我的觀點么？ 但是在剛才陰極

10、射線管的實驗當中，我們知道那些運動電荷是什么呢，電子，它帶的是負電，而在判斷電子所受洛倫茲力方向時四指就應(yīng)該指向電子運動的反方向。2、左手定則伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向（負電荷運動的反方向），這時大拇指所指的方向就是正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。即等效電流的方向。當然啦，為了讓同學們把這個左手定則記住，我給大家做了一個三維空間的一個動畫，大家可以來欣賞一下，播放：運動電荷用左手定則判斷的視頻方向解決了，那接下來很自然而然我們就要來解決洛倫茲力的大小，同學們想一想，洛倫茲力的大小跟哪些因素有關(guān)呢？根據(jù)洛倫茲力是

11、安培力的微觀本質(zhì)我們可以推導(dǎo)出洛倫茲力的大小為：F=qvB 三、洛倫茲力的大小洛侖茲力：F=qVB (V垂直B）公式F=qVB中， q、v、 B的含義。q：帶電粒子所帶電量的絕對值 (C)v：帶電粒子運動的速率。 (m/s)B：磁場磁感應(yīng)強度的大小。 (T)那么我們完成了這個問題，接下來我們就解決前面我提到的那個問題，洛倫茲力作用的這個三維動畫里頭，電子束受到洛倫茲力以后怎還是直線前進呢，我剛才給大家解釋那是為了更好的讓大家掌握左手定則是不是啊？那接下來我們就來研究一下，在洛倫茲力作用下粒子運動的徑跡。四、洛倫茲力作用下粒子運動的軌跡1、播放：洛倫茲力演示儀視頻(1)當帶電粒子垂直射入磁場時，運動軌跡為圓五 、對極光現(xiàn)象的簡單解釋六、小結(jié)1、對學生強調(diào)洛侖茲力方向的特點：洛侖茲力方向跟磁場方向垂直；洛侖茲力方向跟電荷運動方向垂直。2、左手定則：對正電荷與負電荷的不同點（四指指向不同）