2022-2023學(xué)年粵教版（2019）選擇性必修第二冊 1.3洛倫茲力 教案

1、2022-2023學(xué)年粵教版（2019）選擇性必修第二冊 1.3洛倫茲力 教案教學(xué)目標(biāo)：經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究洛倫茲力方向的過程，知道洛倫茲力的方向與電荷的運(yùn)動方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向；經(jīng)歷由安培力公式推導(dǎo)洛倫茲力公式的過程，體會磁場中通電導(dǎo)線所受的安培力實(shí)際上是運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，會計(jì)算洛倫茲力的大?。挥蓪?shí)驗(yàn)觀察得知洛倫茲力的存在，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；由理論推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的公式，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)推理的科學(xué)作風(fēng)。教學(xué)重點(diǎn)：洛倫茲力的大小、方向和產(chǎn)生條件教學(xué)難點(diǎn)：推導(dǎo)洛倫茲力的大小教學(xué)方法：演示實(shí)驗(yàn)，討論、講授。課時安排：1課時復(fù)習(xí)引入：如圖所示，

2、通電直導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場互相垂直。甲、乙、丙分別標(biāo)明了電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力三個量中的兩個量的方向，試畫出第三個量的方向。若已知圖乙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度T，導(dǎo)線長cm，A，則導(dǎo)線所受安培力的大小是多少？新課教學(xué)：認(rèn)識洛倫茲力猜想：磁場對電流有力的作用，而電流是由電荷定向移動形成的，那么，磁場對運(yùn)動電荷會產(chǎn)生力的作用?！居^察與思考】在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，陰極射線管兩端被加上高壓電。此時，陰極射線管內(nèi)形成了一束電子束。當(dāng)蹄形磁鐵（或條形磁鐵）靠近陰極射線管，使磁場方向與電子束前進(jìn)方向垂直時，觀察電子束運(yùn)動方向是否發(fā)生改變？上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？洛倫茲力的方向【實(shí)驗(yàn)與探究】陰極射線管兩端被加上高壓電后，

3、陰極射線管中的電子沿直線前進(jìn)。改變磁鐵方向即改變磁場方向，觀察不同情況下電子偏轉(zhuǎn)方向，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入表中。磁場方向電子運(yùn)動方向電子偏轉(zhuǎn)方向垂直紙面向外垂直紙面向里結(jié)論：（1）電子偏轉(zhuǎn)方向與磁場方向、電子運(yùn)動方向有關(guān)；當(dāng)運(yùn)動電荷的速度方向與磁場方向平行時，運(yùn)動電荷不受洛倫茲力；當(dāng)運(yùn)動電荷的速度方向與磁場方向垂直時，運(yùn)動電荷受到洛倫茲力，其方向既與磁場方向垂直，又與速度方向垂直。洛倫茲力方向的判斷方法：左手定則：伸開左手，使大拇指與四指垂直，且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向正電荷的運(yùn)動方向，這時大拇指所指方向就是正電荷在該磁場中所受洛倫茲力的方向。理解：（1）在用左手

4、定則判斷運(yùn)動的電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向時，對于正電荷，四指指向電荷的運(yùn)動方向；但對于負(fù)電荷，四指應(yīng)指向電荷運(yùn)動的反方向。洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動方向和磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運(yùn)動方向與磁場方向所決定的平面。練習(xí)：試判斷圖所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受到的洛倫茲力的方向。洛倫茲力的大小情境：如圖所示，通電直導(dǎo)線處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中電流方向與磁場方向垂直，電流強(qiáng)度為。導(dǎo)線長度為，橫截面積為，單位體積中含有自由電荷數(shù)為，每個自由電荷的電量為，定向移動的平均速率為?！舅伎紗栴}】（1）導(dǎo)線受到的安培力多大？導(dǎo)線中自由電荷的總數(shù)是多少？總電量是多少？導(dǎo)線中

5、的電流如何計(jì)算？設(shè)每個自由電荷受到的洛倫茲力為，則安培力與洛倫茲力之間有什么關(guān)系？如何表示每個自由電荷受到的洛倫茲力？當(dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場的方向夾角為時，每個自由電荷所受的洛倫茲力又如何表示？當(dāng)電荷在垂直于磁場的方向上運(yùn)動時，洛倫茲力的大?。寒?dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場的方向夾角為時，洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ姆较蚩偸桥c電荷運(yùn)動方向垂直，因此洛倫茲力不做功。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。例題：如圖所示，來自太陽和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，幸好由于地磁場的存在而改變了這些帶電粒子的運(yùn)動方向，使很多帶電粒子不能到達(dá)地面，避免了其對地面上生命的危害。已知北京上空某處由南指向北的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T，如果有一速率m/s、電量C的質(zhì)子豎直向下運(yùn)動穿過此處的地磁場。此時該質(zhì)子受到的洛倫茲力是多大？向哪個方向偏轉(zhuǎn)？在地球兩極出地磁場方向可近似認(rèn)為垂直于地面，在赤道出地磁場方向可近似認(rèn)為有地理南極指向地理北極。那么，地球兩極處和赤道處相比，哪個區(qū)域地磁場對高能帶電粒子的阻擋效果更好