磁场对运动电荷的作用力---zuozili.doc

磁场对运动电荷的作用力一 .教学设计思路这节课的教学设计改“讲”为“学”，把教学重点由学习物理知识变为探索知识的过程。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 .理解洛伦兹力与安培力的关系。2 .会应用左手定则判断洛伦兹力的方向。3 .掌握计算洛伦兹力大小的公式及推导过程。4 .知道电视机显像管的基本构造和工作原理。5 .体会物理学的逻辑美，规律的统一美，联系生活。三 .教学重、难点 判断洛伦兹力方向及计算洛伦兹力大小的公式推导过程。四 .教学方法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。五 .教学仪器阴极射线管，U形磁铁，电源接线板。六 .教学过程引入课题：引导学生回顾：什么叫安培力？怎么计算安培力的大小？如何判断安培力的方向。电流是怎样形成的？有电流的形成原因和磁场对电流的作用，你想到了什么？1 .运动电荷在磁场中受力演示：电子射线管实验（射线管内抽成真空）学生观察：没有磁场时电子束是一条直线，当用一个U形磁铁在电子束的路径上加一个磁场，电子束在磁场中发生了偏转（尝试用不同方向的磁场）总结：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”（介绍洛伦兹）设问：上述实验中所加磁场方向不同，电子束的偏转方向不同，这是为什么？引入22 .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；洛伦兹力的方向用左手定则判断。想一想：如何利用左手定则判断正负电荷所受的洛伦兹力的方向（提示：电流的方向为正电荷的方向）洛伦兹力的方向左手定则：左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指向正电荷运动方向，则大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向了（如图1）。若四指向负电荷运动的反方向，则大拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。实验验证（看一看）：实验中电子束的偏离方向与根据左手定则判断的方向是否一致？小结： 图1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表现。思考与讨论：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作的功是多少？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2，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q，自由电荷定向移动的速率为v，让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：电流强度I通电导线所受的安培力这段导线内的自由电子数每个电荷所受的洛伦兹力（让学生推导，然后教师总结）导线中的导线所受安培力 图2运动电荷总数为单位运动电荷所受到的作用力为即洛伦兹力大小为思考：公式成立的条件是什么？运动电荷在磁场中是否一定受到洛伦兹力的作用？洛伦兹力的大小与哪些因素有关？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，以速率垂直射入的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力多大，若与不垂直呢？总结：洛伦兹力大小的计算当电荷的运动方向与磁场方向垂直时， ；当电荷的运动方向与磁场方向平行()时,电荷不受洛伦兹力；当电荷的运动方向与磁场方向成角时，洛伦兹力与安培力的关系：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。大小关系是导体中运动的电荷数）；方向关系：方向相同；的本质都是磁场对运动电荷的作用力。注意：带电粒子在电场和在磁场中受力情况不同。带电粒子置于电场中必受到电场力，与运动方向无关，但在磁场中所受洛伦兹力的大小和方向与运动状态有关。4 .应用洛伦兹力是一种非常重要的力，它的应用也非常广泛，例如在电视机显像管中就用到了洛伦兹力。七 .课堂小结：判断洛伦兹力方向用-左手定则；计算洛伦兹力的大小（为角） ；洛伦兹力与安培力的关系。八 .巩固练习1 .下列说法中正确的是-（ ）A运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场；B运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直；C带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力大小一定不变；D洛伦兹力对运动电荷不做功；答案：BD2 如图3所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是-（ ）A沿路径a运动；B沿路径b运动；C沿路径c运动；D沿路径d运动； 答案 图33 .如图4中表示磁场B、正电荷运动方向和磁场对电荷作用力F的相互关系图，这四个图中画得正确的是（其中B、F、两两垂直）-（ ）图4答案：D4 .如图5所示，在正交的匀强电场和磁场区域内，已知磁场方向垂直直面向里，一离子从左至右恰能沿直线