高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用》上課用

1、6.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 老式電視機(jī)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖老式電視機(jī)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖問(wèn)問(wèn) 題題 電視顯像管中的電子只是細(xì)細(xì)的一束，電視顯像管中的電子只是細(xì)細(xì)的一束，為什么卻能使整個(gè)屏幕發(fā)光？從宇宙深處為什么卻能使整個(gè)屏幕發(fā)光？從宇宙深處射出來(lái)的帶電粒子為什只在地球兩極引起射出來(lái)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(wèn)題，就需要學(xué)習(xí)要回答這些問(wèn)題，就需要學(xué)習(xí)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用動(dòng)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(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力，叫安培力安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)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(shí)，時(shí)，F(xiàn)=IBL（重點(diǎn)）重點(diǎn)） IB時(shí)，時(shí)，F(xiàn)=0 I與與B成成q q角度時(shí)，角度時(shí)， F=ILBsinq q思考與討論思考與討論 問(wèn)題驅(qū)動(dòng)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)： （1）電荷）電荷（正電荷或負(fù)電荷）（正電荷或負(fù)電荷）定向運(yùn)動(dòng)形成電流；定向運(yùn)動(dòng)形成電流； （2）磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用；）磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用； 思維導(dǎo)向思維導(dǎo)向：宏觀宏觀微觀微觀，我們可以聯(lián)想到：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)，我們可以聯(lián)想到：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用嗎？動(dòng)電荷有力的作用嗎？探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)器材器材：蹄型磁鐵、陰極射線管、高壓線圈、學(xué)生：蹄型磁鐵、陰極射線管、高壓線圈、學(xué)生 電源、導(dǎo)線若干。電源、導(dǎo)線若干。目的目

3、的：探究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否有力的作用：探究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否有力的作用裝置圖裝置圖：結(jié)論結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力力的作用。的作用。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫做磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)時(shí)，觀察熒光屏顯示電子束徑跡；不加磁場(chǎng)時(shí)，觀察熒光屏顯示電子束徑跡；2.加磁場(chǎng)時(shí)，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)，得出結(jié)論。加磁場(chǎng)時(shí)，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)，得出結(jié)論。洛倫茲洛倫茲 最早提出“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用”的是荷蘭物理學(xué)家洛倫茲洛倫茲，為了紀(jì)念他，人們把“運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力”稱(chēng)為洛倫茲力洛倫茲力。 研究力，就需要掌握其三要素，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所研究力，就需要掌握

4、其三要素，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(dǎo)線所受的安培力，可以判斷通電導(dǎo)線所受的安培力，電荷定向移動(dòng)時(shí)形成了電流，磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)電流有電荷定向移動(dòng)時(shí)形成了電流，磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)電流有力的作用力的作用-也就是對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用也就是對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用 。那么，。那么，是否可以用左手定則來(lái)判斷洛倫茲力的方向呢？是否可以用左手定則來(lái)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證步驟步驟1：對(duì)某一磁場(chǎng)方向，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)方向；對(duì)某一磁場(chǎng)方向，觀察電子束的偏

5、轉(zhuǎn)方向；步驟步驟2：改變磁場(chǎng)方向，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)方向；改變磁場(chǎng)方向，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)方向； 結(jié)論：結(jié)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(qǐng)同學(xué)們聯(lián)系安培力方向判斷方請(qǐng)同學(xué)們聯(lián)系安培力方向判斷方法（左手定則），自主總結(jié)并歸納洛法（左手定則），自主總結(jié)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(guān)系是什么呢？洛倫茲力與安培力的關(guān)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(zhì)微觀本質(zhì)。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(shuō)，洛倫茲力的大洛倫茲力的大小是怎樣的呢？或者說(shuō)，洛倫茲力的大小與那些因素有關(guān)呢？是什么關(guān)系呢？小與那些因素有關(guān)呢？是什么關(guān)系呢？ 要定量推導(dǎo)洛倫茲力大小的表達(dá)式，如何建模？要定量推導(dǎo)洛倫茲力大小的表達(dá)式，如何建模？ （請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本（請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本122頁(yè)，嘗試推導(dǎo)洛倫茲力的表達(dá)式）頁(yè)，嘗試推導(dǎo)洛倫茲力的表達(dá)式） 提示一提示一：怎樣才能產(chǎn)生洛倫茲力？應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)生洛倫茲：怎樣才能產(chǎn)生洛倫茲力？應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)生洛倫茲力的這幾個(gè)要素上尋找決定洛

7、倫茲力大小的因素。力的這幾個(gè)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(jīng)學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力安培力的定量表的定量表 達(dá)式達(dá)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(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式表現(xiàn)，我們可否從安培力入手導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式呢？呢？洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小方案：構(gòu)建模型方案：構(gòu)建模型 洛倫茲力公式推導(dǎo)洛倫茲力公式推導(dǎo)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度:B (垂直紙面向里垂直紙面向里)通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：L 每個(gè)電荷的帶電量：每個(gè)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)：?jiǎn)挝惑w積的電荷數(shù)：n 定向移動(dòng)的速率：定向移動(dòng)的速率：v洛倫茲力公式推導(dǎo)洛倫茲力公式推導(dǎo)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(dāng)當(dāng)Bv時(shí)，推導(dǎo)過(guò)程如下：時(shí)，推導(dǎo)過(guò)程如下：（Bv） 注意注意：在公式在公式F洛=qvB進(jìn)行求解時(shí)，務(wù)必注意各個(gè)物理量的單位。進(jìn)行求解時(shí)，務(wù)必注意各個(gè)物理量的單位。 思考：思考： 上述推導(dǎo)都是建立在上述推導(dǎo)都是建立在vB的基礎(chǔ)上的，故的基礎(chǔ)上的，故這個(gè)表達(dá)式這個(gè)表達(dá)式F=qvB只適用于只適用于vB的情況。的情況。 當(dāng)當(dāng)V與與B不垂直時(shí)，又如何求解洛倫茲力呢？不垂直時(shí)，又如何求解洛倫茲力呢？ 請(qǐng)同學(xué)們先進(jìn)行思考探究，并寫(xiě)出應(yīng)有結(jié)論。請(qǐng)同學(xué)們先進(jìn)行思考探究，并寫(xiě)出應(yīng)有結(jié)論。 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小小小 結(jié)結(jié) 本節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容：本節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容： 通過(guò)理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)觀察，我們知道了磁場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用，這種力叫洛倫茲力； 通過(guò)理論猜想和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們知道了洛倫茲力的方向判定的方法：左手定