高中物理選修3-1教案

高中物理選修3—1磁場

磁場?磁現(xiàn)象的電本質(zhì)?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面要求：

（1）了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)；（2）了解磁性材料及其應(yīng)用。

2.通過對安培分子電流假說的講述，一方面要使學(xué)生了解科學(xué)假設(shè)的提出要

有實驗基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想，另一方面也要使學(xué)生了解假說是科學(xué)發(fā)展的形式，假說

是否正確要看能否解釋實驗現(xiàn)象，導(dǎo)出的結(jié)論是否符合實驗結(jié)果。安培假說已經(jīng)

得到實驗的證實，假說上升為理論——安培分子電流理論。教學(xué)中要向?qū)W生滲透

科學(xué)的研究方法。

二、教學(xué)重點

磁鐵的磁場通是由運動電荷產(chǎn)生的。

三、教具

1.演示軟磁鐵被磁化的實驗：

鐵架臺，條形磁鐵，軟鐵棒，大頭針。

2.演示磁性材料的實驗：

電源，通電螺線管，可被輕繩吊起的小磁針，塑料棒，銅棒，鉛棒，軟鐵棒，

硅鋼棒，揚聲器，磁電式儀表，繼電器，變壓器。

四、主要教學(xué)過程

（一）復(fù)習(xí)提問

1.從上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道了用幾種方法可以產(chǎn)生磁場？

回答：磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場。

2.請學(xué)生在黑板上畫出條形磁鐵和通電螺線管周圍的磁場。

（-）引入新課及講授新課

磁極和電流能夠同樣產(chǎn)生磁場，通電螺線管和條形磁鐵周圍的磁場又是那么相

似，這些現(xiàn)象使我們想到，磁極的磁場和電流的磁場是不是有相同的起源？

1

導(dǎo)體中的電流是由運動電荷產(chǎn)生的，因而不難理解，通電導(dǎo)線的磁場是由運動

電荷產(chǎn)生的。

介紹美國科學(xué)家羅蘭的實驗：

羅蘭把大量的電荷加在一個橡膠圓盤上，然后使圓盤繞中心高速轉(zhuǎn)動，在盤的

附近用小磁針來檢驗運動電荷產(chǎn)生的磁場，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小磁針果然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而

且改變盤的轉(zhuǎn)動方向或改變電荷的正負(fù)時，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，磁針偏轉(zhuǎn)

方向跟運動電荷所形成的電流方向間的關(guān)系同樣符合安培定則。

這個實驗證明了運動電荷確實產(chǎn)生磁場。

磁鐵的磁場是否也是由運動電荷產(chǎn)生的呢？法國科學(xué)家安培根據(jù)環(huán)形電流的

磁場和磁鐵相似提出了著名的分子電流假說。

讓學(xué)生看書（必修本）p.71?p.72o

板書：1.安培分子電流假說

指出：安培分子電流假說是說明科學(xué)假說在人們認(rèn)識自然奧秘中重要作用的范

例。安培提出分子假說的時代，人們并不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，但安培的指導(dǎo)思

想是電與磁的同一性，安培抓住了通電螺線管與條形磁鐵相似的事實大膽提出分

子電流假說。他的假說不僅有實驗基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想，而且能夠解釋實驗現(xiàn)象，被

證實是正確的。

讓學(xué)生用安培分子電流假說解釋以下兒種現(xiàn)象：

（1）軟鐵棒被磁化。

演示：夾在鐵架臺上的軟鐵棒被條形磁鐵磁化后可以吸起大頭針。

（2）磁鐵受到高溫或猛烈的敲擊為什么會失去磁性？

讓學(xué)生自己歸納出磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。（板書）

2.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：運動的電荷（電流）產(chǎn)生磁場，磁場對運動的電荷（電

流）產(chǎn)生磁場力的作用，所有的磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運動電荷（電流）之間通過

磁場而發(fā)生的相互作用。

2

關(guān)于磁性材料的教學(xué)：

演示實驗。

通電螺線管的上方吊起小磁針，在螺線管中分別插入塑料棒、銅棒、鉛棒等材

料時，觀察小磁針偏轉(zhuǎn)。可見，它們的插入對磁場影響較小。當(dāng)插入軟鐵棒、硅

鋼棒時，觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況，可見磁場增加很多。

而后向?qū)W生指出：大多數(shù)物質(zhì)對磁場的影響都很小，只有少數(shù)兒種材料如鐵、

銀、鉆及一些合金材料等才能對磁場影響較大，它們能使磁場增加幾千倍，甚至

上百萬倍，這種材料叫鐵磁性材料。

向?qū)W生同時展示揚聲器、電磁式儀表中的永磁鐵、繼電器、變壓器中的硅鋼片一。

提出問題：

（1）什么時候用硬磁性材料？

（2）什么時候用軟磁性材料？

啟發(fā)學(xué)生自己歸納。

提出問題：非鐵磁性材料是否有用？

啟發(fā)學(xué)生想到，手表式指南針的表殼要用非鐵磁性材料來做。

（三）習(xí)題課部分

例1.如圖所示，放在通電螺線內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時N極指向右，試

判斷電源的正負(fù)極。

分析和解答：

小磁針N極的指向即為該處的磁場方向，所以在螺線管內(nèi)部磁感

線由a-b,根據(jù)安培定則可判斷電流由電源的c端流出，由d端流入。故c端

為正極，d端為負(fù)極。

注意：不要錯誤認(rèn)為螺線管b端吸引小磁針的N極就相當(dāng)于條形磁鐵的南極，

關(guān)鍵要分清螺線管內(nèi)部磁感線分布。

3

例2.如圖所示，若一束電子沿y軸正方向移動，則在z軸上某點A的磁場方

應(yīng)該

是[]

A.沿x軸的正向B.沿x軸的負(fù)向

C.沿

z軸的正向D.沿z軸的負(fù)向

分析和解答：

電子沿y軸正方向移動，相當(dāng)于電流方向沿y軸負(fù)方向，根據(jù)安培定則可判斷

在z軸

上的A點的磁場方向應(yīng)該沿x軸負(fù)方向。故選B。

（四）小結(jié)本節(jié)要點

1.安培分子假說：物質(zhì)微粒4

2.教材中對磁現(xiàn)象的電本質(zhì)表述要注意不要說成一切磁場都是由運動電荷產(chǎn)

生的，在后邊我們介紹麥克斯韋電磁理論時，還要指出“變化的電場產(chǎn)生磁場”。

磁場?磁感應(yīng)強度?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.掌握磁感應(yīng)強度的定義和磁通量的定義。

2.掌握利用磁感應(yīng)強度的定義式進行計算。

3.掌握在勻強電場中通過面積S的磁通量的計算。

4.搞清楚磁感應(yīng)強度與磁場力，磁感應(yīng)強度與磁通量的區(qū)別和聯(lián)系。

二、重點、難點分析

1.該節(jié)課的重點是磁感應(yīng)強度和磁通量的概念。

2.磁感應(yīng)強度的定義是有條件的，它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線L與磁

3.磁通量概念的建立也是一個難點，講解時，要引入磁感線來幫助學(xué)生理解

和掌握。

三、教具

1.通電導(dǎo)體在磁場中受力演示。

2.電流天平。（選用）

3.掛圖（磁感線、磁通量用）。

四、主要教學(xué)過程

（-）引入新課

提問：什么是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)？

5

應(yīng)答：運動電荷（電流）在自己周圍空間產(chǎn)生磁場，磁場對運動電荷或電流有

力的作用，磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發(fā)生相互作用都可以看成

是運動電荷之間通過磁場而發(fā)生相互作用。這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。

為了表征磁場的強弱和方向，我們引入一個新的物理量：磁感應(yīng)強度。我們都

知道電場強度是描述電場力的特性的，那么磁感應(yīng)強度就是描述磁場力特性的物

理量，因此我們可以用類比的方法得出磁感應(yīng)強度的定義來。

提問：電場強度是如何定義的？

應(yīng)答：電場中某點的電場強度等于檢驗電荷在該點所受電場力與檢

驗電荷在該點的受力方向。

（二）教學(xué)過程設(shè)計

1.磁感應(yīng)強度（板書）

通過實驗，得出結(jié)論，當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強磁場中與磁場方向垂直時，受到磁

場對它的力的作用。對于同一磁場，當(dāng)電流加倍時，通電導(dǎo)線受到的磁場力也加

倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場力與通過它的電流強度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線長

度加倍時，它受到的磁場力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場力與導(dǎo)線長也成

正比。對于磁場中某處來說，通電導(dǎo)線在該處受的磁場力F與通電電流強度I與

導(dǎo)線長度L乘積的比值是一個恒量，它與電流強度和導(dǎo)線長度的大小均無關(guān)。

在磁場中不同位置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強弱。

提問：類比電場強度的定義，誰能根據(jù)以上實驗事實用一句話來定義磁感應(yīng)強

度，用B來表示，并寫出它的定義式。

回答：磁場中某處的磁感應(yīng)強度等于通電直導(dǎo)線在該處所受磁場力F與通電電

流和導(dǎo)線長度乘積IL的比。定義式為

再問：通電直導(dǎo)線應(yīng)怎樣放入磁場？

應(yīng)答：通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)垂直于磁場方向。

指出前面的回答對磁感應(yīng)強度的論述是不嚴(yán)密的。（不管學(xué)生回答的嚴(yán)密不嚴(yán)

密）應(yīng)強調(diào)通電直導(dǎo)線必須在垂直磁場方向的條件下，該定義才成立。在測量精

度要求允許的條件6

下，在非勻強磁場中，當(dāng)通電導(dǎo)線足夠短，可以近似地看成一個點，在該點附

近的磁場也可近似地看成

小結(jié)：（板書）

（1）磁感應(yīng)強度的定義

在磁場中某處垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場力F,跟通電電流強

度和導(dǎo)線長度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強度Bo

（2）磁感應(yīng)強度的公式（定義式）：

（3）磁感應(yīng)強度的單位（板書）

在國際單位制中，B的單位是特斯拉（T）,由B的定義式可知:

（4）磁感應(yīng)強度的方向（板書）

磁感應(yīng)強度是矢量，不但有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場方向。

順便說明，一般的永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強度是0.5T左右，地球表面的地

磁場的磁

-5感應(yīng)強度大約為5.0xl0To

練習(xí)1.勻強磁場中長2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A

時，它

-3受到的磁場力大小為4xlON,問：該處的磁感應(yīng)強度B是多大？（讓學(xué)生回

答）

應(yīng)答：根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義

在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計算中要統(tǒng)一單位，計算中必須運用國際單位。

7

再問：若上題中，電流不變，導(dǎo)線長度減小到1cm,則它受磁場力F和該處的

磁感應(yīng)強度B各是多少？若導(dǎo)線長不變，電流增大為5A,則它受磁場力F和該

處的磁感應(yīng)強度B各是多少？

引導(dǎo)學(xué)生討論，得出正確的答案：2xlON,0.1T；IxlON,0.1T,并指出，某處

的磁感應(yīng)強度由建立該磁場的場電流情況和該點的空間位置來決定，與檢驗通電

直導(dǎo)線的電流強度大小、導(dǎo)線長短無關(guān)。

練習(xí)2.檢驗?zāi)程幱袩o電場存在，可以用什么方法？檢驗?zāi)程幱袩o磁場存在，

可以用什么方法？

回答：檢驗有無電場存在，可用檢驗電荷，把檢驗電荷放在被檢驗處，若該檢

驗電荷受到電場力作用，則該處有電場存在，場強不為零；若該檢驗電荷沒有受

到電場力作用，該處沒有電場存在或該處場強為零。檢驗?zāi)程幱袩o磁場存在，可

用“檢驗電流”，把通電導(dǎo)線放在被檢驗處，若該通電導(dǎo)線受磁場力作用，則該處

有磁場存在，磁感應(yīng)強度不為零；若該通電導(dǎo)線不受磁場力作用，則該處無磁場

存在，該處磁感應(yīng)強度為零。

追問：如果通電導(dǎo)線不受磁場力，該處是一定不存在磁場，磁感應(yīng)強度一定為

零嗎？引導(dǎo)學(xué)生討論，得出“不一定”的正確結(jié)果。因為當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場方

向放在磁場中，它是不受磁場力作用的（這是實驗證明的結(jié)論）。再次強調(diào)磁感

應(yīng)強度定義的條件：通電直導(dǎo)線必須垂直磁場方向放置。

再問：如何利用通電導(dǎo)線檢驗?zāi)程幋艌龅拇嬖谂c否呢？

應(yīng)答：可以改變通電導(dǎo)線的方向，若在各個方向均不受磁場力作用，則該處沒

有磁場。再問：在通電導(dǎo)線在不同方法檢測，至少檢測兒次就可確定該處沒有

磁場存在？

應(yīng)答：至少在相互垂直的兩個方向上檢測兩次。先將其放在任意方向檢測，若

此時其不受磁場力作用，則再將通電導(dǎo)線沿垂直剛才的方向放置，若此時其仍不

受磁場力作用，則說明該處無磁場存在。

2.磁感線（板書）

磁感線和電場線一樣也是種形象描述磁場強度大小和方向分布的假想的線，

磁感線上各點的切線方向即該點的磁感應(yīng)強度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)

強度的大小。通過掛圖應(yīng)讓學(xué)生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、

通電螺線管的磁感線的分布，并正確地用“右手”安培定則判斷直線電流、環(huán)形電

流和通電螺線管的磁感線方向與電流方向的關(guān)系。

3.磁通量（板書）

磁感線和磁感應(yīng)強度的關(guān)系。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強度大小

的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強

度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的

任意倍來畫圖，這種畫法只能幫8-3-2

助我們了解磁感應(yīng)強度大小，方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得

出磁感應(yīng)強度的數(shù)值。

提問：各點電場強度方向、大小均相同的電場叫什么電場？這種電場電場線的

分布有什么特點？

應(yīng)答：這種電場叫做勻強電場，勻強電場電場線的分布是間距相同方向一致的

平行直線。

提問：什么叫做勻強磁場，怎樣用磁感線描述勻強磁場？

應(yīng)答：對于某范圍內(nèi)的磁場，其磁感應(yīng)強度的大小和方向均相同，則該范圍內(nèi)

的磁場叫做勻強磁場?？梢杂瞄g距相同、方向一致的平行直線描述勻強磁場。

距離很近，相對面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場都可看做是勻強磁

場。密繞螺線管中的磁場也可看做是勻強磁場。

（1）磁通量的定義（板書）

穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號①表示。

（2）磁通量與磁感應(yīng)強度的關(guān)系（板書）

因為按前面的規(guī)定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強

度B,所以在勻強磁場中，垂直于磁場方向的面積S上的磁通量中為

若平面S不跟磁場方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場方向的面上，若這

兩個面間夾角為0，貝I」：

<1>=BS_L=BScos0

當(dāng)平面S與磁場方向平行時，0=90。，①=0。

（3）磁通量的單位（板書）

在國際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb）,簡稱韋。

1韋（Wb）=1特（T）xi米（m）

由①=BS,可得B=<D/S,所以磁感應(yīng)強度B等于垂直于磁場單位面積上的磁

通量，也

22叫做磁通密度，用韋（Wb）/米（m）作單位。

（4）磁通量是標(biāo)量（板書）22

9

磁通量是標(biāo)量，只有大小，無方向。

課堂練習(xí)

練習(xí)3.如圖所示，平面S=0.6m,它與勻強磁場方向的夾角a=30。，若該磁場

磁感應(yīng)強度B=0.4T,求通過S的磁通量①是多少？（可讓幾個同學(xué)同時到黑板

上演算。）

2

學(xué)生演算時，常有些同學(xué)會套公式:

為此再一次強調(diào)，中=85口50中的0是平面S與垂直磁場方向平面間的夾角，

在此題中它應(yīng)是a的余角，所以此題的正確解法應(yīng)是

屯=85（：05（90°-a）=BSsina

=0.4x0.6xsin30°=0.12Wb

五、說明

1.用通電直導(dǎo)線檢驗磁場的存在或磁感應(yīng)強度的大小，若不管怎樣變化導(dǎo)線

方向，某處通電直導(dǎo)線都不受電場力作用，嚴(yán)格地講這只能說明該處的磁感應(yīng)強

度為零，而不能斷定該處無磁場。就像檢驗電荷在某點不受電場力作用，只能說

明該點電場強度為零或是合場強為零，而不能斷定該點沒有電場一樣。

2.磁通量是標(biāo)量，它只有大小，而沒有方向。雖然從一個平面正面穿過一條

磁感線與從反面穿過一條磁力線是不相等的（或說是相反的），可用正負(fù)號表示,

但這個正負(fù)只是表示磁感線是從哪邊穿過該平面的，而不是表示磁通量的方向。

課外作業(yè)：物理第三冊（選修）p.224練習(xí)一。

磁場,磁感應(yīng)強度磁通量?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.理解磁感應(yīng)強度和磁通量概念。

10

2.掌握用磁感線描述磁場的方法。

3.了解勻強磁場的特點，知道磁通密度即磁感應(yīng)強度。

4.采用類比法，從電場強度概念引入分析，據(jù)比值法定義，建立磁感應(yīng)強度

概念。培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和研究問題的方法。

二、重點、難點分析

磁感應(yīng)強度是描述磁場性質(zhì)的物理量，其概念的建立是本章的重點和難點。

1.在磁場中某處，垂直磁場方向放置的通電直導(dǎo)線，所受的磁場力與其導(dǎo)線

長度和電流強度乘積的比值是不變的恒量，即只要在磁場中的位置不變，若是改

變垂直磁場方向放置的導(dǎo)線長度，或改變其中的電流強度，則所受的磁場力改變,

但磁場力與導(dǎo)線長度和電流強度乘積的比值是不變的，為一特定恒量，說明該恒

量反映了磁場在該處的性質(zhì)。如果改變磁場中的位置，再垂直磁場方向放置通電

直導(dǎo)線，其所受磁場力與導(dǎo)線長度和電流強度乘積的比值又是一個不同的恒量，

該恒量即反映磁場在這一位置場的性質(zhì)。磁場的這種性質(zhì)命名為磁感應(yīng)強度。

這正可與電場類比：放在電場中某點的檢驗電荷所受到的電場力與其電量的比

值是不變的恒量。它反映電場性質(zhì)，命名為電場強度。

同是比值法定義。

2.磁通量是指穿過某個"面''的磁感線條數(shù)。因此-說磁通量必須指明是穿過

哪個面的磁通量，"面''定了則面積大小定了，放在確定的磁場中，如果磁場方向

與面的夾角不同，則穿過該面的磁感線條數(shù)不同。同樣的面積，確定的磁場，垂

直磁場方向放置，則穿過的磁感線條數(shù)最多，因此定義：垂直磁場方向放置的面

積為S的面，其磁通量①=B-S。

3.磁感線的條數(shù)不是隨意畫的，它是由磁感應(yīng)強度的大小決定的。垂直磁場

方向單位面積上的磁通量——即單位面積上的磁感線條數(shù)，叫磁通密度，

/S,即磁感應(yīng)強度。

三、教具

干電池加，U形磁鐵，水平平行裸銅線導(dǎo)軌，直銅棒，帶夾導(dǎo)線三根，開關(guān)。

四、教學(xué)過程

1.引入新課：

復(fù)習(xí)電場，為用類比法建立磁感應(yīng)強度概念作準(zhǔn)備。

提問：電場的基本特性是什么？（對其中的電荷有電場力的作用。）

空間有點電場Q建立的電場，如在其中的A點放一個檢驗電荷ql,

11

什么？（比值為恒量，反映場的性質(zhì)，叫電場強度。）

磁場的基本特征是什么？（對其中的電流，即通電導(dǎo)線有磁場力的作用。）

對磁場的這種特性如何描述呢？

2.觀察實驗

磁場對通電直導(dǎo)線有力的作用，引導(dǎo)學(xué)生作定性分析，得出：確定的磁場，對

通電直導(dǎo)線的作用力大小與直導(dǎo)線的長度L、通入電流強度I,以及導(dǎo)線上電流

方向與磁場方向夾角有關(guān)。

（1）通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用——磁場力F。F的方向與何有關(guān)？（磁

場方向，電流方向，左手定則。）

（2）如果磁場確定，則F的大小與何有關(guān)？

如使導(dǎo)線與磁場平行放置，F(xiàn)=?垂直放置又如何？

如改變導(dǎo)線長度，F(xiàn)如何變化？

如果改變導(dǎo)線上的電流強度，F(xiàn)如何變化？

總結(jié)：精確的實驗表明通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場中受到的磁場力F跟

通過的電流強度I和導(dǎo)線長度L成正比，或者說跟IL的乘積成正比。這就是說

無論怎樣改變電流強度I和導(dǎo)線長度L,乘積IL增大多少倍，則F也增大多少

倍。比值F/IL是恒量。

如果改變在磁場中的位置，垂直磁場放置的通電導(dǎo)線F/IL比值又會是新的恒

量，均反映磁場的性質(zhì)。

正如電場特性用電場強度來描述一樣，磁場特性用一個新的物理量——磁感應(yīng)

強度來描述。

3.板書：磁感應(yīng)強度(B)

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(1)定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受到的磁場力F跟電流

強度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度，用

B表示。

(2)公式：B=F/(I-L)

(3)矢量：B的方向與磁場方向，即小磁針N極受力方向相同。

(4)單位：特斯拉(T)1T=1N/(Am),即垂直磁場方向放置的長1m的導(dǎo)

線，通入電流為1A,如果受的磁場力為1N,則該處的磁感應(yīng)強度B為1T。

--般永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強度約為0.4T?0.7T；電機和變壓器鐵心中，

磁感應(yīng)

-4強度為0.8T?L4T,地面附近地磁場的磁感應(yīng)強度約為0.5xlOTo

4.板書：勻強磁場

磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強磁場。

其磁感線平行且等距。長的通電螺線管lWb=l「m

磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。

6.板書：磁通密度

2

磁通密度大，即穿過單位面積的磁感線條數(shù)多，一定是磁感線很密,

13

7.課堂小結(jié)

（1）磁感應(yīng)強度既反映了磁場的強弱又反映了磁場的方向，它和磁通量都是

描述磁場性質(zhì)的物理量，應(yīng)注意定義中所規(guī)定的條件，對其單位也應(yīng)加強記憶。

（2）磁通量的計算很簡單，只要知道勻強磁場的磁感應(yīng)強度B和所討論面的

面積S,在面與磁場方向垂直的條件下①=B-S。（不垂直可將面積做垂直磁場方

向上的投影。）磁通量是表示穿過所討論面的磁感線條數(shù)的多少。在今后的應(yīng)用

中往往根據(jù)穿過面的凈磁感線條數(shù)的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大小。

例：如圖所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個圓環(huán)，試分析穿過A環(huán)、

B環(huán)的磁通量誰大。

解：此題所給條件是非勻強磁場，不能用蟲=85計算，只能比較

穿過兩環(huán)的磁感線凈條數(shù)多少，來判斷磁通量的大小。條形磁鐵的磁感線是從

N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場由S極進入，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極向N極，

又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多。從下向上

穿過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一一樣多，而從上向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，

則A環(huán)從下向上穿過的凈磁感線少于B環(huán)，所以B環(huán)的磁通量大于A環(huán)磁通量。

另外一個面積是S的面，垂直勻強磁場B放置，則穿過該面的磁通量中=85。

如果該面轉(zhuǎn)動180。則穿過該面的磁通量改變了2BS。

（3）磁感應(yīng)強度概念的建立是通過類比法和用比值法定義的方法。同學(xué)們可

總結(jié)一下，我們還在什么問題上使用過這兩種方法，從而提高自己分析問題和研

究問題的能力磁場?磁場

對電流的作用?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.掌握磁場對電流作用的計算方法。

2.掌握左手定則。

二、重點、難點分析

14

1.重點是在掌握磁感應(yīng)強度定義的基礎(chǔ)上，掌握磁場對電流作用的計算方法,

并能熟練地運用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場力的方向。

2.計算磁場力時，對通電導(dǎo)線在磁場中的不同空間位置，正確地運用不同的

三角函數(shù)和題目提供的方位角來計算是難點。

三、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

復(fù)習(xí)提問：

1.磁感應(yīng)強度是由什么決定的？

答：磁感應(yīng)強度是由產(chǎn)生磁場的場電流的大小、分布和空間位置確定的。

2.磁感應(yīng)強度的定義式是什么？

3.磁感應(yīng)強度的定義式在什么條件下才成立?

成立。

4.垂直磁場方向放入勻強磁場的通電導(dǎo)線長L=lcm,通電電流強度I=10A,

若它所受的磁場力F=5N,求（1）該磁場的磁感應(yīng)強度B是多少？（2）若導(dǎo)線

平行磁場方向。

答：因通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入勻強磁場，所以根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式

5.若上題中通電導(dǎo)線平行磁場方向放入該磁場中，那么磁場的磁感應(yīng)強度是

多大？通電導(dǎo)線受到的磁場力是多少？

答：當(dāng)電流仍為I=10A,LIIB時，該處磁感應(yīng)強度不變，仍為B=0.5T,而通

電導(dǎo)線所受磁場力F為零。

（-）教學(xué)過程設(shè)計

1.磁場對電流的作用（板書）

15

我們已經(jīng)了解到通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁場，它將受到磁場力的作用,

根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式可以得出：

F=BIL

當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場方向放入磁場中，它所受的磁場力為零?？磥磉\用F=BIL

來計算磁場對電流的作用力的大小是有條件的，必須滿足L，B。

磁場力方向的確定，由左手定則來判斷。

提問：如果通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強度的夾角為。時，如圖1所示磁場力的大小是

多少？怎樣計算？

讓學(xué)生討論得出正確的結(jié)果。

我們已知，當(dāng)L，B時，通電導(dǎo)線受磁場力最大，F(xiàn)=BIL,而當(dāng)LNB時F=0,

啟發(fā)學(xué)生將B分解成垂直L的BJ_和平行L的BZ,因平行L的BN對導(dǎo)線作

用力為零，所以實際上磁場B對導(dǎo)線L的作用力就是它的垂直分量B,對導(dǎo)線

的作用力，如圖2所示。即

F=ILB±=ILBsin0

磁場對電流的作用力——安培力（板書）

大小:F=ILBsin0（0是L、B間夾角）

方向：由左手定則確定。

黑板上演算題：下列圖3中的通電導(dǎo)線長均為L=20cm,通電電流強度均為

I=5A,它們放入磁感應(yīng)強度均為B=0.8T的勻強磁場中，求它們所受磁場力（安

培力）。16

讓五個同學(xué)上黑板上做，其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做，若有做錯的，講明錯在

哪兒，正確解應(yīng)是多少，并把判斷和描述磁場力方向的方法再給學(xué)生講解一下（如

圖4示）。

例1.兩根平行輸電線，其上的電流反向，試畫出它們之間的相互作用力。

分析：如圖5所示，A、B兩根輸電線，電流方向相反。通電導(dǎo)線B處在通電

導(dǎo)線A產(chǎn)生的磁場中，受到A產(chǎn)生的磁場的磁場力作用；通電導(dǎo)線A處在通電

導(dǎo)線B產(chǎn)生的磁場中，受到B產(chǎn)生的磁場的磁場力作用。我們可以先用安培定

則確定通電導(dǎo)線B在導(dǎo)線A處的磁場方向BB,再用左手定則確定通電導(dǎo)線A

受到的磁場力FA的方向；同理，再用安培定則先確定通電導(dǎo)線A在導(dǎo)線B處的

磁場方向BA,再用左手定則確定通電導(dǎo)線B受到的磁場力FB的方向。經(jīng)分析

得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用力是斥力。

完成上述分析，可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫出電流方向相同的平行導(dǎo)線間的

相互作用力，自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用是引力。

17

例2.斜角為0=30。的光滑導(dǎo)體滑軌A和B,上端接入一電動勢E=3V、F=BIL

代入①得BIL=mgsin0

（三）課堂小結(jié)

1.當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁場中時受到磁場的安培力最大，F(xiàn)=BIL；

當(dāng)通電直導(dǎo)線平行磁場方向放入磁場中時受到磁場的安培力為零。

2.當(dāng)通電直導(dǎo)線在磁場中，導(dǎo)線與磁場方向間的夾角為0時，通電導(dǎo)線受到

磁場的安培力F=ILBsin0o

18

3.磁場對通電直導(dǎo)線的安培力的方向，用左手定則來判斷。（其內(nèi)容在書中

p.226）課外作業(yè)：物理第三冊（選修）p.227練習(xí)二。

磁場?磁場對電流的作用力?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理學(xué)知識方面的要求：

(1)掌握磁場對電流作用力的計算方法。

(2)掌握判斷安培力方向的左手定則。

2.通過觀察演示實驗，總結(jié)出安培力的方向總是既和磁場方向垂直又和電流

方向垂直。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力。

3.滲透物理學(xué)方法的教育：

通過磁場方向與電流方向垂直的情況，結(jié)合實驗，引導(dǎo)學(xué)生抓住主要因素，推

導(dǎo)出當(dāng)磁場與電流方向斜交時，安培力的大小和方向。

二、重點、難點分析

1.重點是使學(xué)生掌握電流在勻強磁場中所受安培力大小的決定因素、計算公

式以及安培力方向的判定。

2.難點是磁場方向、電流方向、安培力方向之間的關(guān)系。磁場方向不一定總

與電流方向垂直，但安培力一定垂直于磁感線與電流決定的平面。

三、教具

鐵架臺，線圈，導(dǎo)線，磁鐵，電池。

四、主要教學(xué)過程

(-)復(fù)習(xí)舊課，引入新課

提問：磁感應(yīng)強度由什么決定？磁感應(yīng)強度的大小如何量度？

答：磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，其大小可用來描述磁場的強弱。磁感應(yīng)強度

的定義式是：B=F/(IL)(通電導(dǎo)線垂直放置磁場中)，所以磁場中某一點的磁

感應(yīng)強度大小可19

用垂直放置于該點的電流元所受磁場力的大小與該電流元的長度L、電流強度

I的乘積IL的比值來量度。

提問：--根長為0.1m,電流強度為2.0A的通電導(dǎo)線放置于水平方向的、磁感

應(yīng)強度為1T的勻強磁場中。求該導(dǎo)線水平放置以及豎直放置時(如圖所示)，

所受磁場力各為多大？

答：水平放置時，磁場力為零。豎直放置時，磁場力最大，大小可由8=(F/

IL)變形得到：F=BIL=0.2No

(-)新課教學(xué)

電流所受到的磁場力通常叫做安培力。這節(jié)課我們主要研究安培力的大小和方

向。

1.通電直導(dǎo)線垂直放入勻強磁場中

我們知道一個電流強度為I的電流元垂直放人磁場中某一點，若電流元所受安

培力為F,則該處磁感應(yīng)強度大小B=F/(IL)o顯然，電流元在磁場中會受到

F=BIL的安培力。如果磁場為勻強磁場，即磁場中各點的磁感應(yīng)強度的大小和方

向全相同，則上述公式也適用于長通電導(dǎo)線。

（1）電流強度為I,長為L的通電導(dǎo)線，垂直放入磁感應(yīng)強度大小為B的勻

強磁場中，則該導(dǎo)線所受安培力的大小F=BIL。

應(yīng)注意的是：F=BIL公式成立的適用條件是通電導(dǎo)線要垂直放置于勻強磁場

中。

（2）通電導(dǎo)線垂直放在勻強磁場中，所受安培力方向的判定方法——左手定

則。演示實驗如圖所示：

20

分別改變磁場方向和電流方向，觀察安培力F方向的變化情況。

分析與概括：

通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線所受安培力的方向既與磁場方向有關(guān)，又與電流方向

有關(guān)。而且安培力的方向總是既垂直于磁場方向又垂直于電流方向。

安培力的方向的判定方法——左手定則：

①伸開左手，大拇指跟四指垂直，且在同一個平面內(nèi)。

②讓磁感線垂直穿過手心。

③使四指指向電流方向，則拇指指向安培力的方向。

例1.已知勻強磁場方向垂直黑板向里，且磁感應(yīng)強度B=0.5T,導(dǎo)線中通入電

流強度I=0.2A的電流，其方向如圖所示。若導(dǎo)線長L=0.2m,求：該導(dǎo)線所受安

培力的大小及方向。

解：因?qū)Ь€是垂直放入勻強磁場中，所以安培力大小F=BIL=0.02N。安培力的

方向滿足左手定則：在黑板平面內(nèi)且垂直于導(dǎo)線斜向上，如圖3所示。

2.通電導(dǎo)線斜放入勻強磁場中

（1）當(dāng)電流方向與磁場方向不垂直時，求導(dǎo)線所受安培力的大小（如圖4所

第i種方法：

我們已經(jīng)知道當(dāng)電流方向垂直磁場方向時，F(xiàn)=BIL；當(dāng)電流方向平行于磁場方

向時，F(xiàn)=0o所以我們可把磁感應(yīng)強度B進行分解，分解為垂直電流方向的磁感

應(yīng)強度分量B垂直和平行于電流方向的分量B平行，而求出B垂直對導(dǎo)線的作

用力即可（如圖5所示）。

21

由學(xué)生自己推導(dǎo)：

因為B垂直=BsinO,B平行=Bcos9

而F垂直=ILB垂直

F平行=0

所以F=F垂直=ILBsinO=BILsinO

其中0角為磁場方向與電流方向的夾角。

第二種方法：

既然磁場對平行放入其中的通電導(dǎo)線作用力為零，那么我們也可把電流I分解

為I平行、I垂直兩個分量。求出磁場對I垂直的作用力的大小，即是磁場對整

個通電導(dǎo)線的作用力大小，如圖6所示。

由學(xué)生自己推導(dǎo)：

因為I垂直=IsinO；I平行=IcosO

而F垂直=BLI垂直；F平行=0

所以F=F垂直=BLIsin9=BILsinO

其中6角是電流強度與磁場方向的夾角。

22

綜上所述，當(dāng)電流方向與磁場方向不垂直而是成0角時，導(dǎo)線所受安培力的大

小

F=BILsin9o該公式普遍適用于任何方向放置在勻強磁場中的通電導(dǎo)線的受力

情況。

討論：

①當(dāng)電流方向與磁場方向的夾角0=0°時，F(xiàn)=0

②當(dāng)0=90。時，F(xiàn)=BIL

③當(dāng)0。<9<90。時，0<F<BIL

（2）斜放于勻強磁場中的通電導(dǎo)線所受安培力的方向。

再次演示前面的實驗：

將導(dǎo)線在豎直平面］

A.勻強磁場中通電導(dǎo)線所受安培力F,磁感應(yīng)強度B及電流I,三者在方向上

一定互相垂直。

B.若I、B方向確定，則F方向唯一確定。

C.若F與B方向確定，則I方向唯一確定。

D.若F與B方向確定，則I方向不唯一確定，但I-定在與F垂直的平面內(nèi)。

23

E.若F與I方向確定，則B方向唯一確定。

F.若F與I方向確定，則B方向不唯一確定，但B一定在與F垂直的平面內(nèi)。

答案：B、D、F正確。

（三）課堂小結(jié)

通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道放入勻強磁場中的通電導(dǎo)線所受安培力的大小由

磁感應(yīng)強度大小B、電流強度大小I以及磁場方向與電流方向的夾角0三方面因

素決定。而導(dǎo)線所受安培力的方向一定同時垂直于磁場方向和電流方向，即安培

力垂直于磁場方向與電流方向所決定的平面，但磁場方向與電流方向不i定互相

垂直。

五、說明

1.在本課教學(xué)中還應(yīng)向?qū)W生說明，磁感應(yīng)強度B只由磁場本身決定，而導(dǎo)線

所受安培力F由B、I、L、。共同決定。

2.在教學(xué)中可簡要說明F=BIL公式除了適用于勻強磁場中的通電導(dǎo)線外，也

適用于非勻強磁場中的電流元。

磁場?磁場對運動電荷的作用力?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面的要求：

①了解什么是洛侖茲力。

②明確通電導(dǎo)線在磁場中的受力是其中運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的宏

觀體現(xiàn)。③掌握判斷洛侖茲力方向的法則。

④能夠推導(dǎo)計算洛侖茲力大小的公式（六qvBsinO）。

2.通過觀察演示實驗認(rèn)識并驗證帶電粒子在勻強磁場中的受力情況，借此培

養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析問題的能力。

3.引導(dǎo)學(xué)生用分析、猜想、實驗（觀察）、理論驗證的科學(xué)方法探求新知識，

增強他們的能力。

二、重點、難點分析

24

1.重點使學(xué)生理解安培力產(chǎn)生的根本原因是運動粒子在勻強磁場中受到洛侖

茲力的作用，并掌握計算洛侖茲力的大小、判斷洛侖茲力方向的方法。

2.推導(dǎo)洛侖茲力大小的計算公式(f=qvBsinO)有些抽象，學(xué)生不易認(rèn)識和理

解，是教學(xué)的難點，應(yīng)加以注意。

三、教具

感應(yīng)圈、機械效應(yīng)陰極射線管、直進陰極射線管、馬蹄形磁鐵。

四、主要教學(xué)過程

(-)復(fù)習(xí)引入新課

如圖1所示，AB導(dǎo)體桿的兩端分別用細(xì)線懸掛于01、02兩點，AB導(dǎo)體桿處

于豎直向下的勻強磁場中。提問：當(dāng)開關(guān)閉合時，原本處于靜止?fàn)顟B(tài)的導(dǎo)體桿狀

態(tài)將如何？通電直導(dǎo)線在垂直于自身的勻強磁場中會受到安培力的作用。依據(jù)左

手定則，AB導(dǎo)體桿受到一個垂直黑板向外的安培力，因此AB導(dǎo)體桿將向黑板

外的方向運動。

(-)教學(xué)過程設(shè)計

1.分析

那么，安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么呢？開關(guān)的閉合與斷開關(guān)系到導(dǎo)體桿是否

受到安培力。開關(guān)的閉合與斷開到底有什么本質(zhì)上的不同？

開關(guān)閉合后，AB中有定向移動的電荷，此時AB導(dǎo)體桿受到安培力。開關(guān)斷

開后，AB中沒有定向移動的電荷，AB導(dǎo)體桿不受安培力。

2.猜測

運動電荷在磁場中會受到磁場力，安培力是大量運動電荷所受到的磁場力的宏

觀體現(xiàn)。

3.實驗(觀察)

實驗?zāi)康氖菣z驗我們的猜測。因此，必須先提供運動電荷和磁場。此外，如何

顯示帶電粒子的運動也是需要認(rèn)真考慮的問題。

25

解決方案：感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓，加在機械效應(yīng)陰極射線管上可觀察到葉輪發(fā)光并

轉(zhuǎn)動。若高壓反向，則葉輪向相反方向轉(zhuǎn)動。這樣的方法得到帶負(fù)電的粒子流一

陰極射線。

用改進的裝置，直進陰極射線管進行實驗。介紹儀器結(jié)構(gòu)后，外加高壓，出現(xiàn)

--條亮線。加外部磁場并觀察現(xiàn)象：亮線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。猜測得到驗證。亮線表示的

是帶負(fù)電粒子流的運動軌跡，在外部磁場的作用下運動方向發(fā)生變化，表明其有

加速度，進一步判定帶負(fù)電粒子受到力的作用。

改變磁場的方向，觀察磁場力的方向。研究磁場方向與磁場力方向的關(guān)系并檢

驗左手定則是否適用。

4.理論推導(dǎo)

洛侖茲力：運動電荷在磁場中所受到的力叫做洛侖茲力。

依據(jù)安培力是大量運動電荷所受到的磁場力的宏觀體現(xiàn)，可利用安培力計算單

個運動電荷受到的洛侖茲力的大小fo

在恒定電流中，自由電荷的定向運動可視為速度為v的勻速運動，引入

分析：截取兩橫截面A和B,當(dāng)AB導(dǎo)體桿中流過恒定電流I時，經(jīng)歷時間tO,

則有N個帶電量為q的粒子通過A截面且必定有相同的

N

即洛侖茲力的大小等于帶電粒于的電量q、電荷的速度大小V、磁感應(yīng)強度B

以及速度與磁感應(yīng)強度方向間夾角0的正弦sinO的乘積。在q、v保持不變的前

提下，洛侖茲力的大小隨著磁感應(yīng)強度的大小以及速度與磁感應(yīng)強度方向間夾角

0的變化而變化。0=90。即速度方向與磁感應(yīng)強度垂直，洛侖茲力最大；0=0?；?/p>

9=180。即速度方向與磁感應(yīng)強度方向在一條直線上，電荷受到的洛侖茲力最小，

等于零。

26

5.兒個關(guān)鍵點

①公式f=qvBsinO中，q、v、B、。的含義。

q：帶電粒子所帶電量的絕對值。

V：帶電粒子運動的速率。

B：磁場磁感應(yīng)強度的大小。

0：帶電粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向夾角。

②應(yīng)用左手定則判斷方向時必須讓磁感線穿入手心，四指指向正電荷運動的方

向，此時拇指所指的方向才是洛侖茲力的方向。若帶電粒子所帶電性為正，四指

指向就是帶電粒子運動方向；若帶電粒子電性為負(fù)，四指指向粒子運動的相反方

向。

（三）課堂小結(jié)

本節(jié)課主要研究了一種新型的力——洛侖茲力。我們知道一切磁現(xiàn)象都可以歸

結(jié)為運動電荷間通過磁場的作用一磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。洛侖茲力恰恰是運動電荷

在磁場所受到的作用。它的方向仍然服從左手定則，它的大小用公式UqvBsin?

計算。安培力實際上是大量規(guī)律運動的帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。

例1：如圖3所示，某一帶電粒子垂直射入一個垂直紙面向外的勻強磁場，并

經(jīng)過P點，試判斷帶電粒子的電性。（負(fù)）

例2：有一束粒子，其中有正電性的、負(fù)電性的還有不帶電的粒子，如何區(qū)分

開它們？（通過--垂直于粒子運動方向的磁場）

五、說明

洛侖茲力與重力、彈力及摩擦力相比是比較抽象的，理解上也有一定的難度。

直接指出該力的產(chǎn)生原因再進行推導(dǎo)，最后由實驗驗證也完全可以。然而考慮到

該力的抽象性，從已知的安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因入手，來解決這個問題會使學(xué)生

更容易接受洛侖茲力大小計算式（f=qvBsin9）的推導(dǎo)體現(xiàn)了物理與數(shù)學(xué)兩門學(xué)

科密切的關(guān)系，善于利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題是學(xué)好物理必不可少的前提條件

之一。整體教學(xué)過程安排的設(shè)想是為了培養(yǎng)學(xué)生用分析、猜想、實驗（觀察）、

理論驗證的科學(xué)方法探求新知識的能力。

27

磁場?磁場對運動電荷的作用?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.通過實驗掌握左手定則，并能熟練地用左手定則判斷磁場對運動電荷的作

用力——洛侖茲力的方向。

2.理解安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。

3.根據(jù)磁場對電流的作用和電流強度的知識推導(dǎo)洛侖茲力的公式f=Bqv,并掌

握該公式的適用條件。

4.熟練地應(yīng)用公式f=Bqv進行洛侖茲力大小的計算。

二、重點、難點分析

1.重點是洛侖茲力方向的判斷方法左手定則和洛侖茲力大小計算公式的推導(dǎo)

和應(yīng)用。

2.因電荷有正、負(fù)兩種，在用左手定則判斷不同的電荷受到的洛侖茲力方向

時，要強調(diào)四指所指方向應(yīng)是正電荷的運動方向或負(fù)電荷運動的反方向。

3.洛侖茲力計算公式的推導(dǎo)是難點之一，這要從概念上講解清楚。

三、教具

感應(yīng)圈、低壓直流電荷（學(xué)生電源或蓄電池）、陰極射線管，蹄形永久磁鐵、

導(dǎo)線若干。

四、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

1.設(shè)問：我們已經(jīng)掌握了磁場對電流存在力的作用、安培力的產(chǎn)生條件和計

算方法，那么磁場對運動電荷是否也有力的作用呢？

回答：有。

2.實驗：

演示電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)，讓同學(xué)注意當(dāng)改變磁場方向時，電子束的偏轉(zhuǎn)方

向也隨之改變。

（-）教學(xué)過程設(shè)計

28

1.洛侖茲力（板書）

通過上述實驗，讓學(xué)生思考：電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗現(xiàn)象揭示了什么？

定義：磁場對運動電荷存在著力的作用，我們把它稱做洛侖茲力。

2.洛侖茲力產(chǎn)生的條件（板書）

通過實驗，師生共同得出。

結(jié)論：電荷電量qro,電荷運動速度v/0,磁場相對運動電荷速度的垂直分量

B±/0,三個條件必須同時具備。在這里教師進?步強調(diào)，當(dāng)運動電荷垂直進入

磁場時受到磁場力的作用最大，教材只要求學(xué)生掌握這種情況。

3.洛侖茲力方向的判斷：（板書）

進一步觀察電子束垂直進入磁場時的偏轉(zhuǎn)，并改變磁場方向。在黑板上作圖表

示，讓同學(xué)找出一種判斷方法。也可聯(lián)系安培力方向的判斷推理確定洛侖茲力方

向的判斷方法——左手定則。

結(jié)論：洛侖茲力的方向判斷也遵循左手定則。

4.洛侖茲力的大?。ò鍟?/p>

師生共同討論得出。

提問：（1）如何用（單位體積內(nèi)含的運動電荷數(shù)n,每個電荷電量為q,電荷

的平均定向移動速率是v,導(dǎo)線的橫截面積是S）n、q、v、S來表示通電導(dǎo)線中

的電流強度I?

教師畫圖點撥，學(xué)生自己討論得出

（2）如何從合力的觀點出發(fā)用洛侖茲力f來表達安培力F的值？（當(dāng)通電導(dǎo)

線垂直于磁場時）

教師點撥，學(xué)生自己討論得出

F=LIB=Mf?”②（N為導(dǎo)線中電荷總數(shù)）

（3）讓學(xué)生自己根據(jù)上面二個式子推出一個運動電荷垂直于磁場方向運動時

受到的洛侖茲力的大小。

①代入②式：L-nvSq-B=NfN=nLS

qv

29UB

（4）提問：住Bqv的適用條件是什么？

答：當(dāng)電荷q以速度v垂直進入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力

f^BqVo

（三）小結(jié)

安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。當(dāng)運動電荷q以速度v垂直進入磁感應(yīng)強度為

B的磁場中，它受到的洛侖茲力f=Bqv。洛侖茲力的方向由左手定則來判斷。

當(dāng)電荷運動速度平行于磁場方向進入磁場中，電荷不受洛侖茲力作用。

（四）課堂練習(xí)

1.如圖所示，運動電荷電量為q=2xlOC,電性圖中標(biāo)明，運動速度v=4xl0m

Is,勻強磁場磁感應(yīng)強度為B=0.5T,求電荷受到的洛侖茲力的大小和方向。

-83

可以讓六位同學(xué)上黑板上每人演算一小題，寫出公式計算洛侖茲力的大小，并

標(biāo)明電荷受力方向。

2.當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，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。

五、說明

30

1.本節(jié)教材的重點是洛侖茲力產(chǎn)生的條件，洛侖茲力的大小和方向，難點是

公式f=Bqv的推導(dǎo)，為突出重點和難點，該節(jié)內(nèi)容不涉及帶電粒子在磁場中的運

動軌跡等問題。

2.嚴(yán)格說，洛侖茲力的大小等于電荷電量q、電荷速率V、磁感應(yīng)強度B以及

v和B間夾角6的正弦sinO的乘積。當(dāng)電荷運動速率方向與磁場方向垂直時，電

荷受洛侖茲力最大，f=Bqv；當(dāng)電荷運動方向與磁場方向一致時，電荷受洛侖茲

力最小，等于零。因教材只要求學(xué)生掌握后兩種情況的判斷和計算，所以教案中

只推導(dǎo)出0=90。時的洛侖茲力f^BqVo

3.洛侖茲力屬于微觀力學(xué)范疇，充分利用實驗讓學(xué)生從感性知識入手，激發(fā)

學(xué)生的興趣，在講解重點知識時，分步運用觀察實驗、提問、思考、講解、推導(dǎo)

等手段，讓同學(xué)在積極參與的過程中理解和掌握本節(jié)知識內(nèi)容。

磁場?帶電粒子的圓周運動?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面：

(1)理解帶電粒子在勻強磁場中垂直于磁場方向運動時，為什么會做勻速圓

周運動。

(2)掌握帶電粒子做圓周運動的半徑公式與周期公式及其推導(dǎo)過程。

(3)了解回旋加速器的工作原理，加深對半徑公式與周期公式的理解。

2.在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，通過引導(dǎo)學(xué)生由洛侖茲力對運動電荷的作用力的分

析，逐步得出帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，以及通過讓學(xué)生推導(dǎo)半徑公式、周

期公式等教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力，體會如何用已學(xué)知識來探討研究新問

題。

3.通過對回旋加速器的介紹，開闊學(xué)生眼界，了解物理學(xué)知識在高新科技領(lǐng)

域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣。

二、重點、難點分析

1.通聲對運動電荷所受洛侖茲力的分析及觀察演示實驗，使學(xué)生得出帶電粒

子垂直于磁場方向運動時，一定做勻速圓周運動的結(jié)論是本節(jié)重點之一。

徑與周期T與哪些因素有關(guān)是本節(jié)又一重點。

31

3.“回旋加速器”是選修內(nèi)容，電場、磁場在回旋加速器中的作用，電場變化

周期與粒子在磁場中做圓運動的周期之間的關(guān)系是這部分教學(xué)的難點。

三、教具

1.ZJ82—B型洛侖茲力演示儀。

2.掛圖：回旋加速器工作原理圖。

四、主要教學(xué)過程

1.提出問題，引入新課

提問(1)：如圖1所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，一帶負(fù)電的粒子以速度

v垂直于磁場方向運動，磁場對電荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？

總結(jié)學(xué)生的回答：運動電荷受到洛侖茲力f的作用，作用力的方向與速度方向

垂直，力的方向與速度方向在同一平面內(nèi)，作用力的大小f=Bqv。

提問(2)：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力對電荷的運動將產(chǎn)生什么樣的作用？

總結(jié)學(xué)生的回答：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力使電荷沿力的方向產(chǎn)生與速度

方向垂直的加速度，這個加速度將使電荷運動方向發(fā)生改變。

提問(3)：洛侖茲力會不會使電荷速度大小發(fā)生改變？為什么？

總結(jié)學(xué)生的回答：不會，因為洛侖茲力方向總是與速度方向垂直，所以洛侖茲

力對電荷不做功，電荷的動能不變，所以速度大小不變。

這里還應(yīng)強調(diào)由于洛侖茲力f=Bqv,當(dāng)v的大小不變，f的大小也不會變。

提問(4)：電荷在以后的運動過程中所受的洛侖茲力有什么特點，在這樣的力

的作用下電荷會做什么樣的運動？

總結(jié)學(xué)生的回答：電荷在運動過程中洛侖茲力的大小恒定，方向時刻與電荷運

動方向垂直，這個力與物體做勻速圓周運動的向心力所起的效果完全相同，因此

帶電粒子將在垂直磁場方向的某平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖2所示。

32

以上是通過理論分析得出的結(jié)論，下面用實驗來驗證一下。

2.演示帶電粒子在磁場中的圓周運動

(1)介紹實驗裝置及實驗原理，告訴學(xué)生實驗中的勻強磁場是由兩個平行的

通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的，改變環(huán)形電流的強度可以改變磁場的強弱。

(2)演示帶電粒子在電場中被加速后的直線運動軌跡。

(3)演示當(dāng)建立與速度方向垂直的磁場后，帶電粒子做圓周運動的軌跡，引

導(dǎo)學(xué)生注意觀察帶電粒子圓周運動所在的平面與磁場方向的關(guān)系。

(4)改變加速電場的電壓，觀察粒子圓周運動的半徑發(fā)生什么樣的變化；改

變磁場的強弱，觀察圓周運動的半徑發(fā)生什么樣的變化。

通過以上教學(xué)過程可以使學(xué)生得出結(jié)論：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向運動時，

在洛侖茲力的作用下，帶電粒子將做勻速圓周運動。

下面根據(jù)演示中觀察到圓半徑會因某些因素變化而改變的現(xiàn)象，進一步討論圓

周運動的半徑與周期。

3.圓周運動的半徑與周期公式(這部分教學(xué)以學(xué)生自己推導(dǎo)為主)

(1)圓周運動的半徑公式

首先讓學(xué)生回憶當(dāng)物體做勻速圓周運動時，向心力與物體速度、圓半徑之間有

關(guān)系式

然后引導(dǎo)學(xué)生思考：帶電粒子在磁場中做圓周運動的向心力是誰提供的？其大

小與什么有關(guān)？讓學(xué)生自己推導(dǎo)得出：

33

老師總結(jié)：帶電粒子做圓周運動的半徑與磁感應(yīng)強度B、粒子質(zhì)量m、電量q

及運動速率的大小有關(guān)；并對演示實驗中半徑變化原因做出解釋。

(2)周期公式

讓學(xué)生思考：如果知道了圓周運動的半徑及粒子的速率，如何求出粒子轉(zhuǎn)一圈

所用的時間，即圓周運動的周期？使學(xué)生自己推導(dǎo)得出

老師可提醒學(xué)生注意，雖然推導(dǎo)T時涉及了半徑r與速率V,但最后結(jié)果中T

的大小與r、v都無關(guān)。

例：已知氫核與氮核的質(zhì)量之比ml：m2=l:4,電量之比ql:ql=l：2,當(dāng)氫

核與氫核以相同的動量，垂直于磁場方向射入磁場后，分別做勻速圓周運動，則

氫核與氮核半徑之比rl：r2=,周期之比T1:T2=。若它們以相同

的動能射入磁場后，其半徑之比門：r，2=,周期之比「1：T2

34

由于周期只與B、m、q有關(guān)，與v、r無關(guān)，所以

4.介紹回旋加速器的工作原理

在現(xiàn)代物理學(xué)中，人們?yōu)樘剿髟雍藘?nèi)部的構(gòu)造，需要用能量很高的帶電粒子

去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電

場對電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高。美國物理

學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對粒子多

次加速使之獲得巨大能量，為此在1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎。那么回旋加

速器的工作原理是什么呢？

學(xué)生自己閱讀教材。

展示掛圖（圖3）。

可根據(jù)情況先由學(xué)生講解后老師再總結(jié)。

在講解回旋加速器工作原理時應(yīng)使學(xué)生明白下面兩個問題：

（1）在狹縫A，A，與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場，其作用是當(dāng)粒

子經(jīng)過狹縫時，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場中加速。狹縫的兩側(cè)是勻

強磁場，其作用是當(dāng)被加速后的粒子射入磁場后，做圓運動，經(jīng)半個圓周又回到

狹縫處，使之射入電場再次加速。

（2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不

斷增大，而粒子運動的周期與半徑、速率無關(guān)，所以每隔相

35

就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。

老師還可向?qū)W生介紹回旋加速器的局限性以及當(dāng)前各類加速器的性能及北京

郊區(qū)正負(fù)電子對撞機的有關(guān)情況。

磁場?帶電粒子在磁場中的運動?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.根據(jù)洛侖茲力的特點，理解帶電粒子垂直進入磁場做勻速圓周運動。

2.以洛侖茲力為向心力推導(dǎo)出帶電粒子在磁場中做圓運動的半徑

3.掌握速度選擇器和質(zhì)譜儀的工作原理和計算方法。

—重占難占分析

1.、洛區(qū)遂力f=Bqv的應(yīng)用是該節(jié)重點。

2.洛侖茲力作為向心力，是使運動電荷在磁場中做勻速圓周運動的

本節(jié)的難點。

3.對速度選擇器和質(zhì)譜儀的工作原理的理解和掌握也是本節(jié)的重點和難點。

三、教具

洛侖茲力演示儀。

四、主要教學(xué)過程

36

（-）引入新課

1.提問：如圖所示，當(dāng)帶電粒子q以速度v分別垂直進入勻強電場和勻強磁

場中，它們將做什么運動？（如圖1所示）

回答：平拋和勻速圓周運動。

在此學(xué)生很有可能根據(jù)帶電粒子進入勻強電場做平拋運動的經(jīng)驗，誤認(rèn)為帶電

粒子垂直進入勻強磁場也做平拋運動。在這里不管學(xué)生回答正確與錯誤，都應(yīng)馬

上追問：為什么？引導(dǎo)學(xué)生思考，自己得出正確答案。

2.觀察演示實驗：帶電粒子在磁場中的運動——洛侖茲力演示儀。

3.看掛圖，比較帶電粒子垂直進入勻強電場和磁場這兩種情況下軌跡的差別。

（-）教學(xué)過程設(shè)計

1.帶電粒子垂直進入勻強磁場的軌跡（板書）

提問：

①f洛在什么平面對運動電荷是否做功？

③f洛對運動電荷的運動起何作用？

④帶電粒子在磁場中的運動具有什么特點？

通過學(xué)生的回答，展開討論，讓同學(xué)自己得出正確的答案，強化上節(jié)所學(xué)知識

——洛侖茲力產(chǎn)生條件，洛侖茲力大小、方向的計算和判斷方法。

結(jié)論：（板書）①帶電