海南省海口市高中物理 第2章 磁场 2.4 磁场对运动电荷的作用教案 新人教版选修11.doc

磁场对运动电荷的作用一教学设计思路新课程倡导探究式学习，强调科学与社会、生活实践的联系，强调对过程和方法的学习。为了让学生成为教学活动的主体，在这节课的教学设计中我改“讲”为“学”，把教学重点由学习物理知识变为探索知知识的过程。以适时的、有针对性的设疑提问让学生主动思考，大胆“猜想”，继而分析“猜想”；通过实验来验证“猜想”的正确性，得出结论；再把结论变成教学过程的动态延伸，既给学生提供积极思维的时间和空间，又在探索知识的过程中培养学生掌握、分析、更新知识的能力。二教学目标 1知识与技能2过程与方法经历由宏观现象推知微观机制的严谨的推理过程；通过实验探究、理论推导过程教会学生分析洛伦兹力方向及大小的方法。3情感态度与价值观体会物理学的逻辑美、规律的统一美；联系生活、感受自然奇观。三教学仪器多媒体、阴极射线管、洛伦兹力演示仪四教学过程（一）课题引入1极光视频2电视图象变形视频3引入课题要解决上述两个问题，我们的钥匙就是：磁场对运动电荷的作用（板书）。（二）新课教学1运动电荷在磁场中受力引导学生回顾：（1）什么叫安培力？怎样计算安培力的大小？如何判断安培力的方向？（2）电流是怎样形成的？你还记得电流强度的微观表达式吗？由电流的形成原因和磁场对电流的作用，你想到了什么？请同学们猜一猜：运动电荷在磁场中会受到作用力吗？看一看：电子射线管实验（展示：阴极射线管实物、课件）师：阴极射线管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极就会发射电子，并且在电场力加速下飞向阳极当电子束掠射到荧光屏上时，荧光屏就显示出电子束的轨迹。演示：没有磁场时电子束是一条直线（如图2）。如图3所示，用一个蹄形磁铁在电子束的路径上加一磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，直至出现电子束在磁场中偏转。师：看来，磁场对运动电荷的确有作用力，科学家把这一作用力称为“洛伦兹力”。 （3）介绍lorentz：洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。2探究洛伦兹力的方向理论推导：安培力是磁场对电流的作用力，而电流又是电荷的定向移动形成的，故洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。猜想：磁场对电流的作用力其实质是磁场对运动电荷的作用力；洛伦兹力的方向可用左手定则判定。想一想：如何利用左手定则判断正、负电荷所受洛伦兹力的方向？（提示：电流的方向为正电荷的移动方向）（1）洛伦兹力的方向、左手定则：实验验证（看一看）：实验中电子束的偏转方向与根据左手定则判断的方向是否一致。小结：安培力和洛伦兹力在本质上属同一种力；安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。（2）思考一：洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子所做的功是多少？（3）结论：洛伦兹力的方向垂直于v和b组成的平面，洛伦兹力永远与速度方向垂直；洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小；洛伦兹力对电荷不做功。3探究洛伦兹力的表达式如图5，设有一段长为l、横截面积为s的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为1，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为b的匀强磁场中，求：（1）电流强度i。（2）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。（让学生推导：选择具有代表性的学生，把他的推导过程用实物投影仪展示到大屏幕上，再请这位学生简述推导过程。）导线中的电流为inqsv，所受到的安培力为fbilbnqsvl，运动电荷的总数为nnsl，单个运动电荷所受到的作用力为flf/n，亦即洛伦兹力大小为flqvb。思考二：a公式flqvb成立的条件是什么？b运动电荷在磁场中是否一定受洛伦兹力的作用？c洛伦兹力的大小与哪些因素有关？d你能写出洛伦兹力的一般表达式吗？例：某带电粒子的电量为q10-14c，以速率v106m/s垂直射入b10-2t的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力fl多大？若v与b不垂直呢？让学生讨论、解答，教师点评、分析、纠错，小结。（1）洛伦兹力大小的计算：a当电荷运动方向与磁场方向垂直（vb）时，flqvb。b当电荷的运动方向与磁场方向平行（vb）时，电荷不受洛伦兹力。c当电荷的运动方向v与磁场方向成角时，flqvbsin。4应用（1）极光现象极光