第05节研究洛伦兹力

高中物理导学案 粤教版 物理选修 3 1 第三章 磁场 第五节 第 页 共 4 页1 3 5 探究洛伦兹力 12 19 班级 学号 姓名 课题课题第第5 5节节 探究洛伦兹力探究洛伦兹力主讲李海琴课型新授课 1 通过实验 认识洛伦兹力 会用左手定则判断洛伦兹力的方向 2 知道洛伦兹力大小的推理过程 会计算洛伦兹力的大小 知识知识 与技能与技能 3 理解洛伦兹力对运动电荷不做功 1 通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向 体验科学研究的方法 过程过程 与方法与方法 2 学会用左手定则来判定洛伦兹力的方向 体会物理来源于生活 1 由实验观察得知洛伦兹力的存在 培养实事求是的科学态度 教学教学 目标目标 情感态度情感态度 与价值观与价值观 2 由理论推导得出洛伦兹力的大小公式 养成严密推理的科学作风 1 会利用左手定则判断洛伦兹力的方向 教学重点教学重点 2 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子 受到洛伦兹力大小的计算 1 理解洛伦兹力对带电粒子不做功 教学难点教学难点 2 学会用左手定则判定 洛伦兹力方向 教学方法教学方法自主学习 实验观察法 比较分析法 分析推理法等 教学用具教学用具阴极射线管 磁铁 电源 导线 教学 PPT 课件 导学案 学习过程学习过程 第一部分 自主学习 第一部分 自主学习 请同学们自主完成下列问题 并将结果反馈 1 安培力指的是磁场对 的作用力 安培力判断的方法是 定则 2 洛伦兹力 磁场对 的作用力叫做洛伦兹力 是为了纪念 物理学家 而命名的 3 电流在磁场中受到安培力作用 安培力可以看作是 所受 的宏观表现 4 洛仑兹力的方向判定 用 判定 四指指向与 电荷的运动方向相同 与 电荷的运动方向相反 5 洛仑兹力的大小 f 其中是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角 1 当 90 时 即 v 的方向与 B 的方向垂直时 f 这种情况下洛仑兹力最 2 当 0 时 即 v 的方向与 B 的方向平行时 f 洛仑兹力最小 3 当 v 0 时 即电荷与磁场无相对运动时 f 这表明了一个重要结论 磁场只对相对 于磁场运动的电荷有作用力 而对相对于磁场静止的电荷没有作用力 6 洛仑兹力不做功 由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向 因此洛仑兹力总是 做功 它只能改 变运动电荷的速度 不能改变运动电荷的速度 或动能 第二部分 合作探究 第二部分 合作探究 环节一 实验探究环节一 实验探究 探究洛伦兹力存在与否 并研究洛伦兹力的方向探究洛伦兹力存在与否 并研究洛伦兹力的方向 观察一观察一 结合课本 87 页 3 5 2 与 3 5 3 装置进行实验 并思考下面问题 思考一思考一 1 在没有加磁场时 电子束的运动轨迹是怎样的 高中物理导学案 粤教版 物理选修 3 1 第三章 磁场 第五节 第 页 共 4 页2 2 将磁铁靠近阴极射线管 电子束的运动轨迹有什么变化 3 改变磁场方向 电子束的运动轨迹又将怎样变化 活动一活动一 请同学们通过实验观察 以图示的形式 记录实验过程 展示在黑板上 讨论一讨论一 请同学们根据黑板展示的图示 讨论下面问题 并展示 1 洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向有怎样的关系呢 2 怎样运用左手定则判断正负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向呢 3 洛伦兹力的方向对电荷的运动起到怎样的作用 4 洛伦兹力对在磁场中运动的带电粒子是否做功 为什么 核心笔记核心笔记 1 1 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 于电荷运动的方向 于电荷运动的方向 于磁感应强度的方向于磁感应强度的方向 2 2 利用利用 判断洛伦兹力判断洛伦兹力 四指指向四指指向 电荷的运动方向 与电荷的运动方向 与 电荷运动电荷方向相反电荷运动电荷方向相反 3 3 洛伦兹力只改变电荷的洛伦兹力只改变电荷的 不改变不改变 所以洛伦兹力对运动电荷所以洛伦兹力对运动电荷 课堂训练一课堂训练一 如图所示 试判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 环节二 分析论证洛伦兹力的大小环节二 分析论证洛伦兹力的大小 活动二活动二 理论探究 推导洛伦兹力大小的计算公式 并标注计算公式中各物理量的意义和单位 请 同学们阅读 88 89 页 尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式 建议你按照以下逻辑线索前进 讲解提示 设有一段长度为 L 的通电导线 横截面积为 S 单位体积中含有的自由电荷数为 n 每个自由 电荷的带电量为 q 自由电荷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为 B 的匀强磁场中 试分析 1 这段导体中含有的自由电荷数量 分析 N 2 电流强度 I 的微观表达式是什么 分析 I 3 这段导体所受的安培力为多大 分析 F 4 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大 分析 f 讨论二讨论二 1 当速度v方向与磁感应强度B的方向的夹角为 0 时 洛伦兹力又是多大 2 当运动电荷的速度 v 方向与磁感应强度 B 的方向不垂直时 设夹角为 则电荷所受的洛伦兹力为多 大 高中物理导学案 粤教版 物理选修 3 1 第三章 磁场 第五节 第 页 共 4 页3 核心笔记核心笔记 洛伦兹力的表达式 洛伦兹力的表达式 适用条件 适用条件 1 1 当当 v 0v 0 时 时 f f 2 2 当当 v v 平行于平行于 B B 时 时 f f 洛仑兹力最小 洛仑兹力最小 3 3 当当 v v 垂直于垂直于 B B 时 时 f f 洛仑兹力最大 洛仑兹力最大 4 4 当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角是当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角是时 时 f f 较低要求较低要求 环节三 迁移应用环节三 迁移应用 提示 以下类型题 同学们可以讨论交流 各组交流展示 课堂训练二课堂训练二 洛伦兹力的大小和方向 在图所示的各图中 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 并标出洛伦兹力的方向 环节四 总结归纳环节四 总结归纳 小结小结 本节课我学了哪些知识 本节课我学了哪些知识 当堂测试当堂测试 见附页见附页 课后作业课后作业 一 想一想 如果运动电荷只受洛伦兹力作用 它将做什么样的运动 二 做一做 请你找出洛伦兹力在生产生活中应用的实例 并分析说明之 三 读一读 探究性学习 1 请阅读人教版必修 2 语文课本 神奇的极光 曹冲 思考 地磁场的洛伦兹力对极光的产生有怎样的作用 2 阅读 中学物理教学参考 2001 年第 3 期 17 页 安培力做功的微观解释 思考 既然安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观解释 为什么安培力做功 但是洛伦兹力却不做功 2013 年 12 月 19 日编制 高中物理导学案 粤教版 物理选修 3 1 第三章 磁场 第五节 第 页 共 4 页4 3 5 3 5 探究洛伦兹力探究洛伦兹力 当堂测试当堂测试 考试时间 5 分钟 每小题 20 分 满分 100 分 班别班别 姓名姓名 得分得分 温馨提示 温馨提示 1 3 为单项选择题 只有一个答案正确 4 题为双选题 5 题是计算题 1 如图所示 带正电的粒子 q 不计重力 水平向左进人匀强磁场 磁场 方向垂直纸面向外 该粒子将 A 向上偏转 B 向下偏转 C 垂直纸面向里偏转 D 垂直纸面向外偏转 2 关于带电粒子所受洛伦兹力 f 磁感应强度 B 和粒子速度 v 三者之间的关系 正确的是 A f B v 三者必定两两相互垂直 B f 一定垂直于 B v 但 v 不一定垂直于 B C B 必定垂直于 f v 但 f 不一定垂直于 v D v 必定垂直于 f B 但 f 不一定垂直于 B 3 带电量为 q 的粒子 在匀强磁场中运动 下面说法中正确的是 A 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同 B 带电粒子受到洛伦兹力越小 则该磁场的磁感应强度就越小 C 只要带电粒子在磁场中运动 它一定受到洛伦兹力作用 D 如果把 q 改为 q 且速度也反向但速度大小不变 则洛伦兹力的大小 方向均不变 4 双选 有关洛伦兹力的理解 下列说法正确的是 A 在磁感应强度为零的地方 运动电荷一定不受到洛伦兹力的作用 B 运动电荷在某处不受洛伦兹力作用 则该处的磁感应强度一定为零 C 洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能 也不能改变带电粒子的运动状态 D 洛伦兹