磁場對運動電荷的作用力---zuozili.doc

磁場對運動電荷的作用力一 .教學設(shè)計思路這節(jié)課的教學設(shè)計改“講”為“學”，把教學重點由學習物理知識變?yōu)樘剿髦R的過程。以適時的、有針對性的設(shè)疑提問讓學生主動思考，大膽“猜想”，繼而分析“猜想”；通過實驗來驗證“猜想”的正確性，得出結(jié)論；再把結(jié)論變成教學過程的動態(tài)延伸，既給學生提供積極思維的時間和空間，又在探索知識的過程中培養(yǎng)學生掌握、分析、更新知識的能力。二 .教學目標1 .理解洛倫茲力與安培力的關(guān)系。2 .會應用左手定則判斷洛倫茲力的方向。3 .掌握計算洛倫茲力大小的公式及推導過程。4 .知道電視機顯像管的基本構(gòu)造和工作原理。5 .體會物理學的邏輯美，規(guī)律的統(tǒng)一美，聯(lián)系生活。三 .教學重、難點 判斷洛倫茲力方向及計算洛倫茲力大小的公式推導過程。四 .教學方法通過實驗探究理論推導過程教會學生分析洛倫茲力方向及大小的方法。五 .教學儀器陰極射線管，U形磁鐵，電源接線板。六 .教學過程引入課題：引導學生回顧：什么叫安培力？怎么計算安培力的大?。咳绾闻袛喟才嗔Φ姆较?。電流是怎樣形成的？有電流的形成原因和磁場對電流的作用，你想到了什么？1 .運動電荷在磁場中受力演示：電子射線管實驗（射線管內(nèi)抽成真空）學生觀察：沒有磁場時電子束是一條直線，當用一個U形磁鐵在電子束的路徑上加一個磁場，電子束在磁場中發(fā)生了偏轉(zhuǎn)（嘗試用不同方向的磁場）總結(jié)：磁場對運動電荷的確有作用力，科學家把這一作用力稱為“洛倫茲力”（介紹洛倫茲）設(shè)問：上述實驗中所加磁場方向不同，電子束的偏轉(zhuǎn)方向不同，這是為什么？引入22 .探究洛倫茲力的方向理論推導：安培力是磁場對電流的作用力，而電流又是電荷的定向移動形成的，故洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力。猜想：磁場對電流的作用力其實質(zhì)是磁場對運動電荷的作用力；洛倫茲力的方向用左手定則判斷。想一想：如何利用左手定則判斷正負電荷所受的洛倫茲力的方向（提示：電流的方向為正電荷的方向）洛倫茲力的方向左手定則：左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指向正電荷運動方向，則大拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向了（如圖1）。若四指向負電荷運動的反方向，則大拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。實驗驗證（看一看）：實驗中電子束的偏離方向與根據(jù)左手定則判斷的方向是否一致？小結(jié)： 圖1安培力和洛倫茲力在本質(zhì)上屬同一種力；安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)。思考與討論：洛倫茲力的方向與帶電粒子的運動方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對帶電粒子運動的速度有什么影響？洛倫茲力對帶電粒子所作的功是多少？結(jié)論：洛倫茲力的方向垂直于V和B組成的平面，洛倫茲力永遠與速度方向垂直；洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大?。宦鍌惼澚﹄姾刹蛔龉?。3 .探究洛倫茲力的表達式如圖2，設(shè)有一段長為L、橫截面積為S的直導線，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，讓這段通電導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求：電流強度I通電導線所受的安培力這段導線內(nèi)的自由電子數(shù)每個電荷所受的洛倫茲力（讓學生推導，然后教師總結(jié)）導線中的導線所受安培力 圖2運動電荷總數(shù)為單位運動電荷所受到的作用力為即洛倫茲力大小為思考：公式成立的條件是什么？運動電荷在磁場中是否一定受到洛倫茲力的作用？洛倫茲力的大小與哪些因素有關(guān)？你能寫出洛倫茲力的一般表達式嗎？例：某帶電粒子的電量為，以速率垂直射入的勻強磁場中，求它受到的洛倫茲力多大，若與不垂直呢？總結(jié)：洛倫茲力大小的計算當電荷的運動方向與磁場方向垂直時， ；當電荷的運動方向與磁場方向平行()時,電荷不受洛倫茲力；當電荷的運動方向與磁場方向成角時，洛倫茲力與安培力的關(guān)系：安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。大小關(guān)系是導體中運動的電荷數(shù)）；方向關(guān)系：方向相同；的本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力。注意：帶電粒子在電場和在磁場中受力情況不同。帶電粒子置于電場中必受到電場力，與運動方向無關(guān)，但在磁場中所受洛倫茲力的大小和方向與運動狀態(tài)有關(guān)。4 .應用洛倫茲力是一種非常重要的力，它的應用也非常廣泛，例如在電視機顯像管中就用到了洛倫茲力。七 .課堂小結(jié)：判斷洛倫茲力方向用-左手定則；計算洛倫茲力的大小（為角） ；洛倫茲力與安培力的關(guān)系。八 .鞏固練習1 .下列說法中正確的是-（ ）A運動電荷不受洛倫茲力的地方一定沒有磁場；B運動電荷受的洛倫茲力方向既與其運動方向垂直，又與磁感線方向垂直；C帶電荷量為q的電荷，在磁場中運動速度大小不變，則所受洛倫茲力大小一定不變；D洛倫茲力對運動電荷不做功；答案：BD2 如圖3所示，在真空中，水平導線中有恒定電流I通過，導線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運動情況是-（ ）A沿路徑a運動；B沿路徑b運動；C沿路徑c運動；D沿路徑d運動； 答案 圖33 .如圖4中表示磁場B、正電荷運動方向和磁場對電荷作用力F的相互關(guān)系圖，這四個圖中畫得正確的是（其中B、F、兩兩垂直）-（ ）圖4答案：D4 .如圖5所示，在正交的勻強電場和磁場區(qū)域內(nèi)，已知磁場方向垂直直面向里，一離子從左至右恰能沿直線