35磁場對運(yùn)動電荷的作用

1、第三章 磁 場3.5 磁場對運(yùn)動電荷的作用力教學(xué)目的（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(jìn)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1、通過復(fù)習(xí)安培力方向，電流與電荷運(yùn)動方向的關(guān)系，猜想洛倫茲方向，再利用實(shí)驗加以探究驗證，使學(xué)生對安培力和洛倫茲力有統(tǒng)一認(rèn)識。2、通過復(fù)習(xí)安培力大小，電流微觀表達(dá)式，理論推導(dǎo)洛倫茲力大小，讓學(xué)生意識到安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。（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：“推理假設(shè)實(shí)驗驗證”教學(xué)重點(diǎn)1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。2、

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算。教學(xué)難點(diǎn)洛倫茲力方向的判斷。教學(xué)方法實(shí)驗觀察法、講述法、分析推理法教學(xué)用具：電子射線管、電源、磁鐵、多媒體教學(xué)過程（一）引入新課首先播放視頻極光，提出極光是怎樣產(chǎn)生的，為什么只有在南北兩極才又極光？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力，下面思考兩個問題：（1）如圖，判定安培力的方向 （2）判斷安培力大小的計算方法： F=ILB sin （二）進(jìn)行新課思考：磁場對通電導(dǎo)線的作用，實(shí)際是對導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動的電荷的作用？提出問題：運(yùn)動電荷在磁場中會受到作用力嗎？演示實(shí)驗用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。如圖3.5-1教師：說明電子射

3、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。學(xué)生：觀察實(shí)驗現(xiàn)象。實(shí)驗結(jié)果：在沒有外磁場時，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。學(xué)生分析得出結(jié)論：磁場對運(yùn)動電荷有作用。洛倫茲證明了這一點(diǎn)，洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，1902年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié)”。1、探究洛倫茲力的方向教師講述：理論推導(dǎo):

4、安培力是磁場對電流的作用力。電流是電荷的定向移動形成的。洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力猜想：磁場對電流的作用力實(shí)質(zhì)是磁場對運(yùn)動電荷的作用力實(shí)驗驗證：嘗試使用左手定則判定洛倫茲力 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。左手定則：伸開左手，使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(yùn)動的方向，那么，大拇指所指的方向就是運(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。投影片出示練習(xí)題練一練：試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力

5、的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動方向。fvfvvV2、探究洛倫茲力的大小教師：現(xiàn)在我們來研究洛倫茲力的大小。設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)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(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求（1）電流強(qiáng)度I。（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。（4）每個電荷所受的洛倫茲力。解得：適用條件：速度方向與磁場方向垂直練習(xí)：1、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計重力，則     A帶電粒子速度大小改變；B帶電粒子速度

6、方向改變；C帶電粒子速度大小不變；D帶電粒子速度方向不變。2、如圖所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（   ）A使B的數(shù)值增大B使磁場以速率vmg/qB，向上移動C使磁場以速率vmg/qB，向右移動D使磁場以速率vmg/qB，向左移動3、在電子射線管上方平行放置一通電長直導(dǎo)線，則電子射線將( ) A向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn) C向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn)3、對極光解釋：在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形成極光。在南極地區(qū)形