探究洛倫茲力

1、5.5探究洛倫茲力新課標(biāo)要求（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。3、知道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。（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(rèn)真體會科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理一假設(shè)一實驗驗證”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、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。教學(xué)過程（一）引入新課教師：（復(fù)習(xí)提問）前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用

2、力，下面思考兩個問題:（1）如圖，判定安培力的方向X X X XX X X X學(xué)生上黑板做，解答如下：XXX x xHx 7X X 1 XXXX若已知上圖中：B=4.0X10-2T,導(dǎo)線長L=10 cm, I=1 Ao求：導(dǎo)線所受的安培力大??？ 學(xué)生解答：F=BIL=4X 10-2 TX 1 AX 0.1 m=4X 10-3 N答：導(dǎo)線受的安培力大小為 4X10-3No（2）電流是如何形成的？學(xué)生：電荷的定向移動形成電流。教師：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？學(xué)生：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

3、研究磁場對運動電荷的作用。（多媒體）教師：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。學(xué)生：觀察實驗現(xiàn)象。實驗結(jié)果：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。學(xué)生分析得出結(jié)論：磁場對運動電荷有作用。（二）進行新課洛倫茲力的方向和大小教師講述：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)。我們用安培定則判斷安培力的方向，因此可以用安培定則判斷洛倫茲力的方向。 （多媒體投影）左手定則：伸開左手，使

4、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(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù) 電荷所受洛倫茲力的方向。投影片出示練習(xí)題(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。學(xué)生解答:甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上;乙中負(fù)電荷所受的洛倫茲力方向向上;丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向紙內(nèi);丁中負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙外教師:卜面我們來討論 B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。甲

5、 r a * i5 2諾倫娃/J1 j Ue動方向.遴超聯(lián)埋間的X素學(xué)生: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。教師:現(xiàn)在我們來研究洛倫茲力的大小。若有段長度為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。教師:這段導(dǎo)體所受的安培力為多大?學(xué)生:F 安=BIL教師:電流強度I的微觀表達式是什么?學(xué)生：I的微觀表達式為I=nqSv教師：這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？學(xué)生：這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS教師：每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？學(xué)生：安培力可以看作

6、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lF 安BIL nqvSLB F 洛=qvBnLS nLS nLS教師：當(dāng)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0 ,則電荷 所受的洛倫茲力大小為多大？學(xué)生：F洛=qvB sin 二教師指出：上式中各量的單位：F洛為牛（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？說明理由。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

7、度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。投影片出示練習(xí)題：練習(xí)1、電子的速率v=3X 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？學(xué)生分析求解，教師巡回指導(dǎo)：f=qvB=1.60X 10-19x 3X 106X 0.10=4.8 X 10-14 N練習(xí)2、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)學(xué)生分析解答：Bo地球表面地磁場方向由南向北，質(zhì)子是氫原子核帶正電，根據(jù)左手 定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎

8、直下落過程中受洛倫茲力方向向東。洛倫茲力的方向【例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A. F、B、v三者必定均保持垂直B. F必定垂直于 B、v,但B不一定垂直于 vC. B必定垂直于 F、v, 1 F不一定垂直于 vD. v必定垂直于 F、B,但F不一定垂直于 B答案：B【例2】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B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UpCD答案：D洛倫茲力的大小【例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