物理：3.5《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》精品教案（新人教版選修3-1）

1、 選修3-1第三章35 磁場對運(yùn)動電荷的作用一、教材分析洛侖茲力的方向是重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達(dá)式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會，一定要讓全體學(xué)生都參與這一過程。二、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解洛倫茲力對粒子不做功.2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運(yùn)動.3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題. 知道質(zhì)譜儀的工作原理。4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理 、及用途 。 （二）過程與方法通過綜合運(yùn)用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場

2、、磁場）中的問題.培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.（三）情感態(tài)度與價值觀通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新歷程。三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑和周期公式，并能用來分析有關(guān)問題.難點(diǎn)：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動.四、學(xué)情分析本節(jié)是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場中運(yùn)動的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié)，對以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析，對利用功能關(guān)系解力學(xué)問題，有很大的幫助。五、教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法六、課前準(zhǔn)備1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究

3、學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案演示實(shí)驗(yàn)七、課時安排：1課時八、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑（二）情景引入、展示目標(biāo)前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：（1）如圖，判定安培力的方向 若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A。求：導(dǎo)線所受的安培力大?。浚?）電流是如何形成的？ 電荷的定向移動形成電流。磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么？這個力可能是作用在運(yùn)動電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。演示實(shí)驗(yàn)用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。如圖3.5-1說明電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰

4、陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運(yùn)動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。分析得出結(jié)論：磁場對運(yùn)動電荷有作用。（三）合作探究、精講點(diǎn)播1、洛倫茲力的方向和大小運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么，大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。如果運(yùn)動的是

5、負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。思考：1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向。 甲 乙 丙 丁下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。洛倫茲力的大小若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中。這段導(dǎo)體所受的安培力為 F安=BIL電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為 I=nqSv這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為 N=nLS。安培力可

6、以看作是作用在每個運(yùn)動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為，則電荷所受的洛倫茲力大小為 上式中各量的單位：為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）思考與討論：同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。思考：2、電子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10

7、T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？3、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將_A豎直向下沿直線射向地面B相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)2、電視顯像管的工作原理 在圖3.54中，如圖所示：（1）要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？ 垂直紙面向外（2）要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？ 垂直紙面向里（3）要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過程。（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)完成P103“問題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。九、板書設(shè)計(jì)1、洛倫