《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

高二第一学期物理公开课教案设计课题：运动电荷在磁场中受到的作用力一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是洛伦兹力.利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.3、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.4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功. 5、了解电视显像管的工作原理（二）过程与方法通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin。最后了解洛伦兹力的一个应用电视显像管中的磁偏转。（三）情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理假设实验验证”。二、重点与难点：重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.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.这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断.三、教具：电子射线管、高压电源、导线、蹄形磁铁、四、教学过程：第一课时引入新课前面我们学习了磁场对电流的作用力安培力，我们知道安培力的方向有左手定则来判断，当直导线电流方向与磁场方向垂直时所受到的安培力 F安=BIL 当直导线电流方向与磁场方向平行时所受到的安培力 F安=0 当直导线电流方向与磁场方向平行时所受到的安培力 F安=BIL sin提问：电流是怎么产生的？（电荷的定向移动形成电流）总结 磁场对电流有力的作用，电流又是由电荷的定向移动形成的，那么磁场对电荷有没有里的作用呢？下面我们通过实验来验证是否受到力的作用【演示】阴极射线在磁场中偏转在演示实验之前介绍阴极射线管结构以及原理-阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，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；通过实验我们发现没有磁场时运动的电子不会发生偏转，加上磁场就发生偏转，说明运动的电荷在磁场中受到力的作用。这就是我们这节课所要探讨内容-运动的电荷在磁场中受到的力进行新课一、 洛伦兹力1、 概念：磁场对运动电荷的作用力 提问：磁场对电流有安培力，磁场对运动电荷有洛伦兹力，电流又是由电荷定向移动产生的，那么安培力洛伦兹力之间的关系又是怎么样的呢？-学生回答总结分析并解释：作用在电流上的力实质上是作用在运动的电荷上，也就是说安培力是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，是洛伦兹力的宏观表现；安培力和洛伦兹力在本质上是一样的。安培力是洛伦兹力的宏观表现提问：在刚刚的实验中我们发现磁场对运动的电荷作用力的方向与磁场的方向有关，那我们如何判断洛伦兹力的方向？【重新演示】阴极射线在磁场中偏转请学生记录电荷运动的方向、磁场的方向、受力的方向分析总结用左手定则来判断洛伦兹力的方向2、 方向：判定方法-左手定则伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向；若为负电荷四指应该指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向；或者四指应该指向是电荷运动的方向，那么拇指所指的反方向方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向从洛伦兹力方向分析解释洛伦兹力的特点3、 特点(1)FB, FV，因此FS，（S指B和V所确定的平面）但B与V不一定垂直（2）洛伦兹力不做功练习：请学生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.甲中正电荷所受的洛伦兹力方向斜向上.乙中正电荷所受的洛伦兹力方向斜向下.丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者.丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里提问：若带电粒子带负电运动方向不变但磁场反向，那么洛伦兹力的方向又如何？-学生回答 老师总结分析解释：可以用正电荷等效替代四指指向负电荷运动相反的方向，大拇指的方向就是洛伦兹力的方向；或者仍然用左手定则大拇指为负电荷受力的相反方向安培力是洛伦兹力的宏观表现，他们的本质是一样的，没有洛伦兹力就不会有安培力，那么写在请你们从安培力重推导出洛伦兹力的大小。4、大小（1）推导设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，将这段长为导线L直导线垂直放入磁感应强度为B的磁场中且固定不动.在t的时间内自由电荷数全部通过截面S提问：1、在t时间内通过导线横截面S的电荷量Q为多少？-Q=nqSL2、这段导线中电流I的微观表达式是多少？-I=Q/t=nqSL/t=nqSvt/t=sqSv3、这段导体所受的安培力为多大？-F安=BIL=B sqSv L4、这段导体中含有多少自由电荷数？-nLS.5、每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？-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 F洛= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB6、如果磁场方向与运动的电荷方向平行洛伦兹力多大？- F洛 = 0 （2）总结 洛伦兹力的计算公式（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB） F洛= qvB （2）当粒子运动方向与磁感应强度平行时（vB） F洛= 0提问：当速度方向与磁场方向既不垂直又不平行即有夹角时，洛伦兹力的大小我们如何计算？分析可以把磁场或者把运动方向分解例如把速度分解到垂直于磁场方向V和平行于磁场方向V 那么洛伦兹力的就为这两个方向上的洛伦兹力的矢量和，又当速度方向与磁场方向平行时洛伦兹力为0，所以洛伦兹力就等于垂直于磁场方向的洛伦兹力 即 F洛 = q VB = qvBsin（3）当粒子与运动方向与磁感应强度方向有夹角时 F洛 = q VB = qvBsin 练习：下列判断洛伦兹力说法是否正确A：运动的点和在磁场中一定受到洛伦兹力B：运动的电荷旨在洛伦兹力的作用下动能保持不变C：洛伦兹力方向一定垂直于速度方向，洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向D：同一电荷在同一匀强磁场中运动所收到的洛伦兹力一定不变【小结】对本节内容做简要的小结，让学生自主完成本节金版知识梳理。巩固练习：本节金版师生互动例题学习、讲解【作业】1、我们通过学习知道带电粒子在电场中受到电场力作用，运动的电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么电场力与洛伦兹力的区