高中物理《磁場對運動電荷的作用》上課用

1、6.2磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 老式電視機及其內部結構簡圖老式電視機及其內部結構簡圖問問 題題 電視顯像管中的電子只是細細的一束，電視顯像管中的電子只是細細的一束，為什么卻能使整個屏幕發(fā)光？從宇宙深處為什么卻能使整個屏幕發(fā)光？從宇宙深處射出來的帶電粒子為什只在地球兩極引起射出來的帶電粒子為什只在地球兩極引起極光現(xiàn)象極光現(xiàn)象？要回答這些問題，就需要學習要回答這些問題，就需要學習磁場對運磁場對運動電荷的作用動電荷的作用規(guī)律。規(guī)律。 回顧舊知回顧舊知安培力：通電導線在磁場中受到的力，叫安培力安培力：通電導線在磁場中受到的力，叫安培力安培力的方向：安培力的方向： 左手定則左手定則 2.

2、安培力的大小安培力的大小IB時，時，F(xiàn)=IBL（重點）重點） IB時，時，F(xiàn)=0 I與與B成成q q角度時，角度時， F=ILBsinq q思考與討論思考與討論 問題驅動問題驅動： （1）電荷）電荷（正電荷或負電荷）（正電荷或負電荷）定向運動形成電流；定向運動形成電流； （2）磁場對電流有安培力的作用；）磁場對電流有安培力的作用； 思維導向思維導向：宏觀宏觀微觀微觀，我們可以聯(lián)想到：磁場對運，我們可以聯(lián)想到：磁場對運動電荷有力的作用嗎？動電荷有力的作用嗎？探究實驗探究實驗器材器材：蹄型磁鐵、陰極射線管、高壓線圈、學生：蹄型磁鐵、陰極射線管、高壓線圈、學生 電源、導線若干。電源、導線若干。目的目

3、的：探究磁場對運動電荷是否有力的作用：探究磁場對運動電荷是否有力的作用裝置圖裝置圖：結論結論：磁場對運動電荷有：磁場對運動電荷有力力的作用。的作用。磁場對運動電荷的作用力叫做磁場對運動電荷的作用力叫做洛倫茲力洛倫茲力步驟步驟:1.不加磁場時，觀察熒光屏顯示電子束徑跡；不加磁場時，觀察熒光屏顯示電子束徑跡；2.加磁場時，觀察電子束的偏轉，得出結論。加磁場時，觀察電子束的偏轉，得出結論。洛倫茲洛倫茲 最早提出“磁場對運動電荷有力的作用”的是荷蘭物理學家洛倫茲洛倫茲，為了紀念他，人們把“運動電荷在磁場中受到的力”稱為洛倫茲力洛倫茲力。 研究力，就需要掌握其三要素，運動電荷在磁場中所研究力，就需要掌握

4、其三要素，運動電荷在磁場中所受的洛倫茲力的方向和大小是怎樣的呢？受的洛倫茲力的方向和大小是怎樣的呢？ 洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 用用左手定則左手定則可以判斷通電導線所受的安培力，可以判斷通電導線所受的安培力，電荷定向移動時形成了電流，磁場對這個電流有電荷定向移動時形成了電流，磁場對這個電流有力的作用力的作用-也就是對運動電荷有力的作用也就是對運動電荷有力的作用 。那么，。那么，是否可以用左手定則來判斷洛倫茲力的方向呢？是否可以用左手定則來判斷洛倫茲力的方向呢？洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向vfvf實驗驗證實驗驗證步驟步驟1：對某一磁場方向，觀察電子束的偏轉方向；對某一磁場方向，觀察電子束的偏

5、轉方向；步驟步驟2：改變磁場方向，觀察電子束的偏轉方向；改變磁場方向，觀察電子束的偏轉方向； 結論：結論：洛倫茲力的方向由洛倫茲力的方向由左手定則左手定則判定。判定。洛倫茲力方向的判定方法：洛倫茲力方向的判定方法：左手定則左手定則洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 請同學們聯(lián)系安培力方向判斷方請同學們聯(lián)系安培力方向判斷方法（左手定則），自主總結并歸納洛法（左手定則），自主總結并歸納洛倫茲力方向的判定方法：倫茲力方向的判定方法： 左手定則左手定則洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小微觀微觀宏觀宏觀 洛倫茲力與安培力的關系是什么呢？洛倫茲力與安培力的關系是什么呢？ 安培力是洛倫茲力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)宏

6、觀表現(xiàn)； 洛倫茲力是安培力的洛倫茲力是安培力的微觀本質微觀本質。洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小微觀微觀宏觀宏觀思考與討論思考與討論 洛倫茲力的大小是怎樣的呢？或者說，洛倫茲力的大洛倫茲力的大小是怎樣的呢？或者說，洛倫茲力的大小與那些因素有關呢？是什么關系呢？小與那些因素有關呢？是什么關系呢？ 要定量推導洛倫茲力大小的表達式，如何建模？要定量推導洛倫茲力大小的表達式，如何建模？ （請同學們閱讀課本（請同學們閱讀課本122頁，嘗試推導洛倫茲力的表達式）頁，嘗試推導洛倫茲力的表達式） 提示一提示一：怎樣才能產生洛倫茲力？應當從產生洛倫茲：怎樣才能產生洛倫茲力？應當從產生洛倫茲力的這幾個要素上尋找決定洛

7、倫茲力大小的因素。力的這幾個要素上尋找決定洛倫茲力大小的因素。 提示二提示二：我們已經學習了磁場對電流的作用力：我們已經學習了磁場對電流的作用力安培力安培力的定量表的定量表 達式達式F=IBL ，而安培力又是洛倫茲力的宏觀，而安培力又是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，我們可否從安培力入手導出洛倫茲力的表達式表現(xiàn)，我們可否從安培力入手導出洛倫茲力的表達式呢？呢？洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小方案：構建模型方案：構建模型 洛倫茲力公式推導洛倫茲力公式推導磁感應強度磁感應強度:B (垂直紙面向里垂直紙面向里)通電導體的長度：通電導體的長度：L 每個電荷的帶電量：每個電荷的帶電量：q橫截面積：橫截面積：S 單位體積

8、的電荷數(shù)：單位體積的電荷數(shù)：n 定向移動的速率：定向移動的速率：v洛倫茲力公式推導洛倫茲力公式推導F洛=qvB 依據(jù)：依據(jù)：安培力是洛倫茲力的表現(xiàn)：安培力是洛倫茲力的表現(xiàn)：F安安=NF當當Bv時，推導過程如下：時，推導過程如下：（Bv） 注意注意：在公式在公式F洛=qvB進行求解時，務必注意各個物理量的單位。進行求解時，務必注意各個物理量的單位。 思考：思考： 上述推導都是建立在上述推導都是建立在vB的基礎上的，故的基礎上的，故這個表達式這個表達式F=qvB只適用于只適用于vB的情況。的情況。 當當V與與B不垂直時，又如何求解洛倫茲力呢？不垂直時，又如何求解洛倫茲力呢？ 請同學們先進行思考探究，并寫出應有結論。請同學們先進行思考探究，并寫出應有結論。 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小小小 結結 本節(jié)的學習內容：本節(jié)的學習內容： 通過理論依據(jù)和實驗觀察，我們知道了磁場對電荷有力的作用，這種力叫洛倫茲力； 通過理論猜想和實驗驗證，我們知道了洛倫茲力的方向判定的方法：左手定