高二物理人教版選修31 3.5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力

1、.運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力重/難點(diǎn)重點(diǎn)：1.利用左手定那么會(huì)判斷洛倫茲力的方向。洛倫茲力大小計(jì)算公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。2掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。2洛倫茲力方向的判斷。洛倫茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：只有掌握了安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)；根據(jù) 、V、B三者的方向關(guān)系，會(huì)判斷洛倫茲力方向；會(huì)計(jì)算洛倫茲力大小等知識(shí)點(diǎn)才能全面深化地認(rèn)識(shí)洛倫茲力，這也是后面理解現(xiàn)代科技盤(pán)旋加速器，質(zhì)譜儀，磁流體發(fā)電機(jī)等的根底，是力、電、磁綜合問(wèn)題學(xué)習(xí)的根底。難點(diǎn)分析：洛倫茲力的方向斷定-左手定那么。特點(diǎn)：B和v方向不一定垂直，必垂直于B、v確

2、定的平面。由于洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子是不做功的。打破策略學(xué)生考慮：電流是怎樣形成的？老師講述：通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道了磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，而電流又是由于電荷的定向挪動(dòng)而形成的，由此你們會(huì)想到什么？學(xué)生討論、答復(fù)；老師總結(jié)：磁場(chǎng)可能對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用。學(xué)生帶著這個(gè)問(wèn)題，觀(guān)察演示實(shí)驗(yàn)觀(guān)察陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。老師說(shuō)明電子射線(xiàn)管的原理：陰極射線(xiàn)是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用來(lái)在陰極射線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。學(xué)生

3、答復(fù)觀(guān)察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象老師總結(jié)整理學(xué)生分析討論得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力。證實(shí)之前的猜測(cè)我們就把運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力叫洛倫茲力。1.洛倫茲力的定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力?？梢愿鶕?jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通電的導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜測(cè)：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的本質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。過(guò)渡語(yǔ)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？問(wèn)題如圖2.洛倫茲力的方向斷定安培力方向。上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏?，乙圖安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳码娏鞣较蚝碗姾蛇\(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系。電流方向與正電荷運(yùn)動(dòng)方向一樣，與負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反的方向和洛倫茲力方向的關(guān)系

4、。的方向與正電荷所受的洛倫茲力的方向一樣，與負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反。電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系。學(xué)生分析總結(jié)洛倫茲力方向的判斷左手定那么拇指與其他四個(gè)手指垂直，且都與掌心在同一平面內(nèi)磁感線(xiàn)垂直穿入手心 四 指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向 指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反向大拇指所受洛倫茲力的方向 強(qiáng)調(diào)：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向那么應(yīng)與左手四指指向相反先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定那么斷定。最后學(xué)生答復(fù)，老師總結(jié)得出Fv， FB ，F(xiàn) v、B所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。例1一個(gè)長(zhǎng)螺線(xiàn)管中通有交變電流電流方向和大小不斷變化，把一個(gè)帶電粒子沿管軸線(xiàn)勻速

5、射入管中，不計(jì)重力，粒子將在管中 A做圓周運(yùn)動(dòng) B沿軸線(xiàn)來(lái)回運(yùn)動(dòng)C做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 解析：通有交變電流的螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)方向始終與軸線(xiàn)平行，帶電粒子沿磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不受洛倫茲力，所以一直保持原勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。答案：D。3.洛倫茲力的大小磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)能產(chǎn)生安培力的作用，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)=BIL，而電流就是電荷的定向挪動(dòng)形成的，那么考慮與討論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的洛倫茲力與安培力有什么關(guān)系？某個(gè)電荷受到洛倫茲力的大小與什么因素有關(guān)？帶著問(wèn)題，學(xué)生自學(xué)課本【考慮與討論】小組討論探究洛倫茲力的表達(dá)式。老師適時(shí)進(jìn)展引導(dǎo)：?jiǎn)栴}1這段導(dǎo)線(xiàn)中電流I的微觀(guān)表達(dá)式是怎樣的？讓學(xué)生

6、推導(dǎo)后答復(fù)。問(wèn)題2這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？學(xué)生答 BIL問(wèn)題3這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？問(wèn)題4每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？問(wèn)題5當(dāng)運(yùn)動(dòng)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，那么電荷所受的洛倫茲力大小為多大？討論完畢，讓學(xué)生答復(fù)，老師板書(shū)洛倫茲力的計(jì)算公式：當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)vBF洛qvB當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行時(shí)vBF洛=0當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成時(shí)F洛qvBsinF為牛N，q為庫(kù)倫C，v為米/秒m/s，B為特斯拉T最后，通過(guò)“考慮與討論，說(shuō)明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子

7、是不做功的。解決之前兩個(gè)問(wèn)題：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的洛倫茲力與安培力有什么關(guān)系？通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受的安培力就是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)。 某個(gè)電荷受到洛倫茲力的大小與什么因素有關(guān)？某個(gè)電荷洛倫茲力的大小與電荷運(yùn)動(dòng)速度及磁場(chǎng)有關(guān)。例2關(guān)于安培力和洛倫茲力，下面的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A安培力和洛倫茲力是性質(zhì)不同的兩種力 B安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 C這兩種力都是效果力，其實(shí)并不存在，原因是不遵守牛頓第三定律 D安培力對(duì)通電導(dǎo)體能做功，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不能做功 解析：電流是電荷的定向挪動(dòng)，安培力是磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)定向挪動(dòng)電荷所施加的洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)，洛倫茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以不能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功；而安培力作用在導(dǎo)體上，可以讓導(dǎo)體產(chǎn)生位移，因此能對(duì)導(dǎo)體做功。這兩種力是同一性質(zhì)的力，同樣遵守牛頓第三定律，反作用力作用在形成磁場(chǎng)的物體上，選項(xiàng)B、D正確。打破反思?運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力?既是安培力知識(shí)的延續(xù)，又是下一節(jié)?帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?的鋪墊。高二的學(xué)生已具有一定的觀(guān)察才能和邏輯推理才能，對(duì)現(xiàn)象猜測(cè)理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等科學(xué)研究方法有一定的根底，本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)各種問(wèn)題情景、引導(dǎo)