高中物理選修磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 教案

PAGE第1頁(yè)共4頁(yè)§15－4磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、教學(xué)目的1.知道什么是洛侖茲力，知道電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受到的洛侖茲力最大，2.會(huì)用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向二、教學(xué)重點(diǎn)洛侖茲力的大小和方向法則三、教學(xué)難點(diǎn)理解安培力和洛侖茲力的聯(lián)系，洛侖茲力對(duì)帶電粒子不做功四、教具陰極射線發(fā)射器，蹄形磁鐵五、教學(xué)過(guò)程【復(fù)習(xí)&引入】1、復(fù)習(xí)思考：在圖1的三維坐標(biāo)中展示了當(dāng)電流和磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力的左手定則。當(dāng)電流或磁場(chǎng)的方向改變時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.當(dāng)B在α平面轉(zhuǎn)動(dòng)（不超過(guò)90°）時(shí)，F(xiàn)的方向不變B.當(dāng)B在β平面轉(zhuǎn)動(dòng)（不超過(guò)90°）時(shí)，F(xiàn)的方向不變C.當(dāng)I在β平面轉(zhuǎn)動(dòng)（不超過(guò)90°）時(shí)，F(xiàn)的方向不變C.當(dāng)I在γ平面轉(zhuǎn)動(dòng)（不超過(guò)90°）時(shí)，F(xiàn)的方向不變☆學(xué)生：思考、交流→答問(wèn)（答案：BC）2、引入：一段導(dǎo)體，通電時(shí)（只要不和磁場(chǎng)平行）受安培力作用，不通電時(shí)則不受安培力作用。而不論通電還是不通電，內(nèi)部的自由電荷事實(shí)上都是存在的，看來(lái)通電導(dǎo)體的受力與電荷運(yùn)動(dòng)有關(guān)。因此，本節(jié)我們來(lái)研究——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用演示：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用a、儀器介紹；b、對(duì)比演示（圖2）…從演示實(shí)驗(yàn)中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實(shí)驗(yàn)證明了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力。這一稱謂顯然是為了紀(jì)念洛侖茲這位物理學(xué)家，然而，在物理學(xué)史上，荷蘭物理學(xué)家HendrikAntoonLorentz的重要成就倒不在此。他是電子論的創(chuàng)始人、相對(duì)論中洛侖茲變換的建立者，并因在原子物理中的重要貢獻(xiàn)（塞曼效應(yīng)）獲得第二屆（1902年）諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。大家有興趣可以參看一下有關(guān)洛侖茲的介紹文章…下面，我們具體研究洛侖茲力的相關(guān)規(guī)律——（一）洛侖茲力的方向演示：針對(duì)圖2的實(shí)驗(yàn)，改變磁場(chǎng)方向、改變陰極射線進(jìn)入方向板圖——將相關(guān)信息用平面圖展示出來(lái)…☆學(xué)生：針對(duì)信息總結(jié)規(guī)律…口頭表述“右手定則”：伸開右手，讓…啟發(fā)：如果是帶正電的粒子，怎么辦呢？→學(xué)生思考→必要性闡述→左手定則得出左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，把手放人磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)得方向，那么，拇指所指的方向，就是正電荷所受洛侖茲力的方向。過(guò)渡：看到這個(gè)法則，我們發(fā)現(xiàn)，它和安培力的方向法則有何區(qū)別？既然是相同的，這就印證我們前面關(guān)于安培力是洛侖茲力宏觀體現(xiàn)的猜想。因此，對(duì)洛侖茲力大小的探索，依然可以沿著這個(gè)思路進(jìn)行——（二）洛侖茲力的大小一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體，通以強(qiáng)度為I的電流，垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，會(huì)受到安培力F=BIL深入導(dǎo)體內(nèi)部，電流的微觀解釋為I=neSv而根據(jù)“安培力是大量自由電子洛侖茲力宏觀體現(xiàn)”的觀點(diǎn)，有F=Nf請(qǐng)注意：N=nSL☆學(xué)生解以上四式…結(jié)論展示——洛侖茲力的大小：f=qvB意義闡述：洛侖茲力的大小等于電荷電量、速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度三者的乘積←討論、補(bǔ)充說(shuō)明“垂直”條件的重要性…（三）小結(jié)本節(jié)課我們認(rèn)識(shí)了磁場(chǎng)對(duì)電荷存在作用力，總結(jié)了它的方向和大小規(guī)律。值得注意的是，這些結(jié)論的得出都離不開一個(gè)重要的理論支持，那就是：安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。因此從某中角度看，本節(jié)知識(shí)仍然是前面知識(shí)的延續(xù)，所以，同學(xué)們要抓住這種聯(lián)系，而不要對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生畏難情緒。為了鞏固剛才的所學(xué)，下面看幾個(gè)思考——思考與討論1：當(dāng)帶電粒子的速度不與磁場(chǎng)垂直，怎樣尋求它所受洛侖茲力的大小和方向？思考與討論2：當(dāng)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，洛侖茲力的作用將使它改變方向，（不考慮其它力的作用）改變方向后，粒子速度還和磁場(chǎng)垂直嗎？思考與討論3：當(dāng)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，洛侖茲力的作用改變了速度方向，（不考慮其它力的作用）會(huì)不會(huì)改變速度的大??？根據(jù)動(dòng)能定理，洛侖茲力做了功沒(méi)有？這一結(jié)論適用與初速度不垂直磁場(chǎng)的情形嗎？適用于有其它力作用時(shí)的復(fù)雜情形嗎？除了剛才的理論思考之外，洛侖茲