高中物理 3.5《磁场对运动电荷的作用力》教案 新人教版

用心 爱心 专心 1 选修选修 3 13 1 第三章第三章 3 3 5 5 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 一 教材分析一 教材分析 洛仑兹力的方向是重点 实验结合理论探究洛仑兹力方向 再由安培力的表达式推导出洛仑 兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会 一定要让全体学生都参与这一过程 二 教学目标 二 教学目标 一 知识与技能 1 理解洛伦兹力对粒子不做功 2 理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时 粒子在匀磁场中做匀速圆 周运动 3 会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径 周期公式 并会用它们解答 有关问题 知道质谱仪的工作原理 4 知道回旋加速器的基本构造 工作原理 及用途 二 过程与方法 通过综合运用力学知识 电磁学知识解决带电粒子在复合场 电场 磁场 中的问题 培养学生的分析推理能力 三 情感态度与价值观 通过对本节的学习 充分了解科技的巨大威力 体会科技的创新历程 三 教学重点难点三 教学重点难点 重点 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式 并能用来分析 有关问题 难点 1 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 四 学情分析四 学情分析 本节是安培力的延续 又是后面学习带电体在磁场中运动的基础 还是力学分析中重要的一 部分 学好本节 对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析 对利用功能关系解力学问题 有 很大的帮助 五 教学方法五 教学方法 实验观察法 逻辑推理法 讲解法 六 课前准备六 课前准备 1 学生的准备 认真预习课本及学案内容 2 教师的准备 多媒体课件制作 课前预习学案 课内探究学案 课后延伸拓展学案 演示实验 七 课时安排 七 课时安排 1 课时课时 八 教学过程八 教学过程 一 预习检查 总结疑惑 一 预习检查 总结疑惑 二 情景引入 展示目标 二 情景引入 展示目标 前面我们学习了磁场对电流的作用力 下面思考两个问题 用心 爱心 专心 2 1 如图 判定安培力的方向 若已知上图中 B 4 0 10 2 T 导线长 L 10 cm I 1 A 求 导线所受的安培力大小 2 电流是如何形成的 电荷的定向移动形成电流 磁场对电流有力的作用 电流是由电荷的定向移动形成的 大家会想到什么 这个力可能是作用在运动电荷上的 而安培力是作用在运 动电荷上的力的宏观表现 演示实验 用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用 如图 3 5 1 说明电子射线管的原理 从阴极发射出来电子 在阴阳两极间的高压作用下 使电 子加速 形成电子束 轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光 可以显示电子束的运动轨迹 实验现象 在没有外磁场时 电子束沿直线运动 将蹄形磁铁靠近阴极射线管 发现电 子束运动轨迹发生了弯曲 分析得出结论 磁场对运动电荷有作用 三 合作探究 精讲点播 三 合作探究 精讲点播 1 洛伦兹力的方向和大小 运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力 通电导线在磁场中所受安培力实际是洛 伦兹力的宏观表现 方向 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都和手掌在一个平面 内 让磁感线垂直穿入手心 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 如果运动的是负电荷 则四指指向负电荷运动的反方向 那么拇指所指的方向就是负电 荷所受洛伦兹力的方向 思考 1 试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 用心 爱心 专心 3 甲 乙 丙 丁 下面我们来讨论 B v F 三 者方向间的相互关系 如图所示 结论 F 总垂直于 B 与 v 所 在的平面 B 与 v 可以垂直 可 以不垂直 洛伦兹力的大小 若有一段长度为 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为 B 的磁场中 这段导体所受的安培力为 F安 BIL 电流强度 I 的微观表达式为 I nqSv 这段导体中含有自由电荷数为 N nLS 安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力 F 的合力 这段导体中含有的自由电荷 数为 nLS 所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为 qvB nLS nqvSLB nLS BIL nLS F F 安 洛 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 洛伦兹力大小为 sinqvBF 洛 上式中各量的单位 为牛 N q 为库伦 C v 为米 秒 m s B 为特斯拉 T 洛 F 思考与讨论 同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时 洛伦兹力对带电粒子是否做功 教师引导学生分析得 洛伦兹力的方向垂直于 v 和 B 组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向 因此 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 所以洛伦兹力对电荷不做功 思考 2 电子的速率 v 3 106 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 3 来自宇宙的质子流 以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点 则这些质子 在进入地球周围的空间时 将 用心 爱心 专心 4 A 竖直向下沿直线射向地面B 相对于预定地面向东偏转 C 相对于预定点稍向西偏转D 相对于预定点稍向北偏转 2 电视显像管的工作原理 在图 3 5 4 中 如图所示 1 要是电子打在 A 点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向外 2 要是电子打在 B 点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向里 3 要是电子打从 A 点向 B 点逐渐移动 偏转磁场应该 怎样变化 先垂直纸面向外并逐渐减小 然后垂直纸面向里并逐渐增大 学生阅读教材 进一步了解显像管的工作过程 四 反思总结 当堂检测 四 反思总结 当堂检测 五 发导学案 布置作业 五 发导学案 布置作业 完成 P103 问题与练习 第 1 2 5 题 书面完成第 3 4 题 九 板书设计九 板书设计 1 洛伦