磁場對運(yùn)動電荷的作用(教案)

1、磁場對運(yùn)動電荷的作用力鄱陽縣第二中學(xué)：*新課標(biāo)要求（一）知識與技能1、知道什么是洛倫茲力，理解安培力和洛倫茲力的關(guān)系。2、知道洛倫茲力產(chǎn)生條件，會用左手定則判定洛倫茲力的方向。3、知道洛倫茲力大小的推理過程。4、應(yīng)用公式F=qvBsin解答有關(guān)問題。5、應(yīng)用洛倫茲力有關(guān)知識解釋生產(chǎn)生活中有關(guān)的一些問題。（二）過程與方法通過洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生認(rèn)真體會科學(xué)研究最基本的思維方法：“對比推理假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”教學(xué)重點(diǎn)1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。2、掌握進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)1、理解洛倫茲力對運(yùn)動電荷

2、不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、講述法、分析推理法教學(xué)用具：電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片教學(xué)過程（一）引入新課：同學(xué)們，我們首先來觀看一下神奇而有美麗的極光。播放美麗的極光影片。師：你們知道極光一般出現(xiàn)在什么地方嗎？生：兩極等高緯度地區(qū)。師：為什么極光不能在赤道等低緯度地區(qū)出現(xiàn)呢？生：學(xué)生好奇。師：我們通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)就將知道為什么極光這美麗而又神秘的面紗，這就是磁場對運(yùn)動電荷的作用力 （板書標(biāo)題）一、洛倫茲力（板書）師：我們在上一節(jié)中學(xué)習(xí)了磁場對通電導(dǎo)線的作用力，即安培力的大小和方向。生：大小，方向：左手定則師：磁場對通電的導(dǎo)線才有作用力，那么這個作用就與電流

3、有關(guān)，那么電流是如何形成的呢？生：電荷的定向移動形成的師：由上述的兩個問題你可以想到什么？生：磁場對通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動電荷的作用力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用。師：很好。磁場對運(yùn)動電荷究竟有沒有作用力，我們口說無憑，能否通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下呢？實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證師：要驗(yàn)證磁場對運(yùn)動電荷是否有作用力，我們不僅需要一個磁場（展示蹄形磁鐵），還需要運(yùn)動電荷。那么運(yùn)動電荷怎么得到呢？展示：陰極射線管（結(jié)合視頻材料）介紹：陰極射線管的玻璃管內(nèi)已經(jīng)抽成真空，當(dāng)左右兩個電極按標(biāo)簽上的極性接上高壓電源時，陰極會發(fā)射電子。在電場的加速下飛向陽極，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的軌跡

4、。演示：沒有磁場時電子束是一條直線。用一個蹄性磁鐵在電子束的路徑上加磁場，嘗試不同方向的磁場對電子束徑跡的不同影響，直至出現(xiàn)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)。結(jié)論：磁場對運(yùn)動電荷的確有作用力，我們把這一個作用力命名為洛倫茲力。（板書）運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。二：洛侖茲力的方向（板書）師：作為一種力，洛倫茲力是有方向的，那么，我們怎樣來確定它的方向呢？引導(dǎo)學(xué)生：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么洛倫茲力的方向是不是可以根據(jù)安培力的方向判斷方法來判斷呢？生：可以，因?yàn)檫\(yùn)動的電荷可看成等效電流。師：很好，我們知道電流的方向是:規(guī)定正電荷移動的方向規(guī)定為電流的方向，那

5、么正電荷所受力的方向就應(yīng)該與電流的所受力的方向一樣。那么我們怎么判斷呢？生：用左手定則判斷正電荷運(yùn)動的方向與電流的方向相同，負(fù)電荷運(yùn)動的方向與電流的方向相反?？偨Y(jié)：（板書）1.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。2.負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。深化師：剛才，我們在判定洛倫茲的方向時，我們注意到電荷運(yùn)動方向、磁場的方向、洛倫茲力的方向具有三維關(guān)系。為了幫助同學(xué)們更好地把握它們之間的關(guān)系，下面我們運(yùn)用三維圖再來分析一下洛倫茲力和電荷運(yùn)動方

6、向、磁場方向的關(guān)系。師：甲圖我們可以用左手定則判斷，乙圖中磁場方向與電荷運(yùn)動方向不垂直時，怎么辦？生：分解速度（結(jié)合動畫）師：通過這兩幅三維圖，你能總結(jié)一下F、B、V三者之間的方向關(guān)系？生：F與B始終垂直、F與V始終垂直，而B與V不一定垂直。（板書）練習(xí)師：試判斷帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受到的洛倫茲力的方向。三：洛侖茲力的大?。ò鍟?問題師：剛才我們研究了洛倫茲力的方向，那么洛倫茲力大小等于多少呢？2思路師：我們能否根據(jù)已有的知識，從理論上進(jìn)行推導(dǎo)呢？生：根據(jù)安培力和洛倫茲力的關(guān)系。3建模師：這就需要我們建立一個模型。而模型的建立，我們總是選擇簡單的，所以：磁場：勻強(qiáng)磁場電流：通以恒定電流的直

7、導(dǎo)線，并與磁場垂直設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求（1）通電導(dǎo)線中的電流（2）通電導(dǎo)線所受的安培力（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)（4）每個電荷所受的洛倫茲力選擇具有代表性的同學(xué)，把他的推導(dǎo)過程用實(shí)物投影儀展示到大屏幕上，再請這位同學(xué)簡敘推導(dǎo)過程。最后總結(jié)：(板書)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線所受的安培力這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)每個電荷所受的洛倫茲力師：我們剛剛推導(dǎo)出的公式的適用條件是什么？生：當(dāng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力推

8、廣：師：當(dāng)運(yùn)動電荷的方向與磁場的方向夾角為時，電荷所受的洛倫茲力怎么求？生：分解速度結(jié)合動畫分析，得出結(jié)論：例題：某帶電粒子的電量為,以速率射入的勻強(qiáng)磁場中，求它受到的洛倫茲力F多大？四：洛倫茲力的特點(diǎn)：1洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面2洛倫茲力對電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小應(yīng)用1.電視機(jī)實(shí)驗(yàn)介紹：電視機(jī)屏幕要顯示出圖象，必須要有電子打到熒光屏的各個地方上。那么，電子從哪里來呢？顯象管的電子槍能產(chǎn)生大量的高速運(yùn)動的電子電子束。但是電子都沿同一個方向運(yùn)動，有什么辦法可以使電子打到熒光屏的各個地方呢？生：加一水平的偏轉(zhuǎn)磁場。思考：該怎么加才能

9、使電子打到熒光屏上的A點(diǎn)呢？若要打到B點(diǎn)呢？若要使電子打到熒光屏的位置從B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動呢？生：向外、向內(nèi)、向內(nèi)減弱至向外增強(qiáng)。師：這樣，在電視機(jī)屏幕上就有光點(diǎn)從左邊移動到右邊，這在電視技術(shù)中叫做行掃描。但是，實(shí)際的電視應(yīng)該電子束打到熒光屏的整個面，而不是一條線，我們該怎么辦呢？生：加一豎直的偏轉(zhuǎn)磁場。師：這在電視技術(shù)中叫做場掃描。如果場掃描和行掃描同時進(jìn)行，想象一下，光點(diǎn)的運(yùn)動情況會是怎么樣的呢？動畫：掃描（場掃描：50場/秒，所以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光）2極光現(xiàn)象問題：極光是來自太陽的高能粒子進(jìn)入大氣后，與大氣發(fā)生作用而產(chǎn)生的。為什么在赤道卻從來沒有它的身影呢？生：解釋垂直射向赤道（向東偏轉(zhuǎn)）和兩極（長驅(qū)直入）的正電荷，并得出結(jié)論。師：至于有的時候高緯度地區(qū)也有極光出現(xiàn)，有興趣的同學(xué)課后可以通過上網(wǎng)等方式查閱。地磁場使得在赤道等低緯度地區(qū)沒有極光的身影，這的確是一種遺憾，但是，也正因?yàn)榈卮艌龅拇嬖冢刮覀內(nèi)祟惖纳a(chǎn)生活免遭宇宙高能粒子的傷害。師：現(xiàn)在，我們明白了上課開始時那個美麗有神秘的極光現(xiàn)象嗎？ 板書設(shè)計(jì)：磁場對運(yùn)動電荷的作用一磁場對運(yùn)動電荷的作用力運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。二洛倫茲力的方向左手定則三洛