高中物理 3.5 磁场对运动电荷的作用力教案 新人教版选修31.docVIP

第五节 磁场对运动电荷的作用力教学目标：（一）知识与技能1、通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛伦兹力）的宏观表现。2、理解洛伦兹力的方向由左手定则判定，能根据安培力的表达式f=bil推导洛伦兹力的表达式f=qvb。3、培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力，使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。（二）过程与方法通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察、分析问题的能力。（三）情感、态度与价值观引导学生用分析、猜想、实验（观察）、理论验证的科学方法探求新知识，增强他们的能力。教学重点：1、由安培力的方向导出判定洛伦兹力方向的判定方法左手定则。2、根据安培力的表达式（宏观量）导出洛伦兹力（微观量）的表达式。教学难点：建立相关物理模型，导出公式f=qvb。教学方法：启发、实验观察结合讲解、讨论。教学用具：阴极射线管、学生低压电源、感应圈（高压）、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投影片、投影屏幕。教学过程：一、引入新课1、安培力的启示（导课）：磁场对电流具有磁场力的作用（安培力），电流是由于电荷定向运动形成的，由此可猜想：磁场对电流的作用是磁场对运动电荷作用的宏观体现？2、演示实验、验证猜想：介绍（简介）阴极射线管及工作原理。观察阴极射线（电子束）在磁场中发生明显的偏转现象。教师提问：这一现象表明什么？师生总结：阴极射线（电子束）在磁场中偏转，说明电子束在磁场中确实受到某种力的作用，这个力就是今天我们要学习的洛伦兹力。二、新课教学（一）洛伦兹力物理学中把磁场对运动电荷的作用力（磁场力）称为洛伦兹力（物理学家洛伦兹最先提出这一观点）。（二）洛伦兹力的方向1、由安培力的方向导出洛伦兹力方向的特点（1）洛伦兹力的方向跟磁场方向垂直；（2）洛伦兹力的方向跟电荷运动方向垂直。2、用左手定则确定洛伦兹力的方向（便于记忆）教师示范：伸开左手，使大拇指跟其于四个手指垂直，且处于同一水平面内，将左手放入磁场中，让磁感线从手心穿进，四指指向正电荷的运动方向，那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛伦兹力的方向（在黑板上画出示意图）。教师提问：如果是负电荷在磁场中运动，洛伦兹力的方向如何？为什么？启发学生思考，师生共同按如下思路分析：负电荷定向运动形成电流方向如何？受到的安培力的方向如何？由此得出负电荷受洛伦兹力方向的判定方法（在黑板上画出示意图）。以阴极射线束在磁场中的偏转加以验证，使学生体会这一方法的应用。（三）洛伦兹力的大小1、教师提出问题，学生分析讨论：如何定量描述洛伦兹力的大小？2、建立物理模型，引导学生思考，师生共同推导：设导线长l，放在磁感应强度为b的匀强磁场中，导线中电流大小为i，电流方向跟磁场方向垂直，由此可知：f安=bil设形成电流的电荷是相同的正电荷，电量为q，以等速v作定向运动（为研究的方便而设定如此情形，跟实际效果相同），导体横截面积为s，单位体积内的电荷数目为n，由此可见： i=nqvs从微观角度看，导体中运动的电荷受洛伦兹力作用，所有运动电荷受洛伦兹力的总体效应表现为导线受的安培力，设每个运动电荷的洛伦兹力为f，由此必然有： （lsn）f=f安由得：f=qvb3、引导学生分析f=qvb的适用条件教师提问：运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用吗？为什么？f=qvb的适用条件如何？师生共同总结：当电荷运动方向与磁场方向平行时，运动电荷虽然在磁场中，但不受洛伦兹力作用（为什么？）。当电荷运动方向与磁场方向垂直时，运动电荷受洛伦兹力最大fmax=qvb。三、小结1、对学生强调洛伦兹力方向的特点：洛伦兹力方向跟磁场方向垂直；洛伦兹力方向跟电荷运动方向垂直。2、应用左手定则时，对正电荷与负电荷的不同点（四指指向不同）和相同点（四指指向电流的方向）。3、洛伦兹力大小的描述。四、思考与讨论（用投影仪打出思考题，供学生课后思考和讨论）1、当导线中无电流时，导线放在磁场中，但不受安培力作用。可是导线中的自由电荷却在不停地做无规则的（热）运动，速率非常大，可见每个电荷要受洛伦兹力作用，即是说从微观角度看导线应该（好象）受安培力的作用，对此你作