学教科版选修31 3.4磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力 教案（2）.doc

3.4磁场对运动电荷的作用洛伦兹力 教案【教学目标】1通过实验掌握左手定则，并能熟练地用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力洛仑兹力的方向。2理解安培力是洛仑兹力的宏观表现。3根据磁场对电流的作用和电流强度的知识推导洛仑兹力的公式f=bqv，并掌握该公式的适用条件，熟练地应用公式f=bqv进行洛仑兹力大小的计算。4、应用洛仑兹力解决带电粒子在磁场中的运动问题（匀速圆周运动）。【教学重难点】1、由安培力的方向导出判定洛仑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）导出洛仑兹力（微观量）的表达式3、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、周期一、 洛仑兹力【知识链接】1磁场对电流有作用力，这个力叫安培力，安培力的大小与哪些因素有关？写出安培力的表达式。2左手定则的内容？安培力的方向与电流、磁场的方向有什么关系？3我们曾经学过电流，电流的大小是怎样定义的？ 电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系？观察实验，演示阴极射线在磁场中的偏转现象。说明磁场对运动电荷有力的作用。【思考问题】1、 什么是洛伦兹力，猜想洛仑兹力和安培力有何关系？2、 观察电子束的偏转，猜想洛伦兹力方向与哪些因素有关？二、洛伦兹力的大小宏观微观如何定量描述洛仑兹力的大小？可以建立如下的电流物理模型，推导出洛伦兹力的计算式：设有一段长度为l的通电导线，横截面积为s，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度b的匀强磁场中1.这段导线中电流i的微观表达式是多少？i=2.这段导体所受的安培力为多大？f=3.这段导体中含有多少自由电荷数？ n=4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？ f= 【思考问题】 f=qvb的适用条件如何？ 当电荷速度v的方向与磁感应强度b的方向平行时，洛伦兹力f又怎样？ 当电荷速度v的方向与磁感应强度b的方向成任一夹角时，洛伦兹力f又怎样问题1：电子的速率v=3106 m/s，垂直射入b=0.10 t的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？三、洛伦兹力的方向通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质。所以洛仑兹力的判断也遵循左手定则。（1）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ，并且都和手掌在 面内，让磁感线穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。（若负电荷怎么判断？）（2） 左手定则中四指的指向：与电流流向一致；与 电荷运动方向一致；与 电荷运动方向相反思考讨论：洛仑兹力做功吗？为什么？（3）洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向 ， 不改变运动电荷速度的 。洛伦兹力永远不做 。问题2：在图中标出运动电荷所受洛仑兹力的方向vv四、带电粒子在磁场中的运动1运动轨迹带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。若速度方向与磁感线平行，则粒子不受磁场力，做 ；若沿着与磁场垂直的方向射入磁场中，洛伦兹力的大小不变且方向始终与速度方向垂直并且始终在同一平面，因此带电粒子做 ，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。2轨道半径和周期一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速率为v，它在磁感应强度为b的匀强磁场中做匀速圆周运动，（1）求圆周运动轨道半径（2）求圆周运动的周期【知识总结】1、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径与 和 成正比，跟匀强磁场的 和 成反比。2、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期与 和 无关。【课堂总结】【同步检测】（约10分钟）1、下列说法正确的是（ ）a运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用b运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零c.洛仑兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度d.洛伦兹力对带电粒子不做功2、关于带电粒子所受洛伦兹力f和磁感应强度b及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）a.f、b、v三者必定均保持垂直b.f必定垂直于b、v，但b不一定垂直于vc.b必定垂直于f、v，但f不一定垂直于vd.v必定垂直于f、b，但f不一定垂直于b3、在图示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为b，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向4、如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。则（ ）a.若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动 b.若电子从右向左飞入，电子将向上偏转c.若电子从右向左飞入，电子将向下偏转 d.若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动5、如图所示，带正电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内 侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时（ ）速度相同 b加速度相同c所受洛伦兹力相同 d轨道给它的弹力相同oacdb6、电子与质子速度相同，都从o点射入匀强磁场区，已知电子带负电，质子带正电，质子质量