高中物理課堂教學(xué)教案       年   月    日

課 題

§ 3. 5磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力   

新授課

2課時(shí)

教   學(xué)  目   標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1、知道什么是洛倫茲力。

2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。

3、掌握洛倫茲力大小的推理過程。

4、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

5、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。

（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(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理―假設(shè)―實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)

1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。

2、掌握垂直進(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(dòng)電荷不做功。

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) 手 段

   電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片

                 教學(xué)活動(dòng)

（一）引入新課

（復(fù)習(xí)提問）前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個(gè)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)線所受的安培力大小？

（2）電流是如何形成的？     電荷的定向移動(dòng)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(dòng)形成的，大家會(huì)想到什么？

這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)軌跡。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒有外磁場時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。

分析得出結(jié)論：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用。

（二）進(jìn)行新課

1、洛倫茲力的方向和大小

運(yùn)動(dòng)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(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)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(dòng)的方向，那么，大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。

如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)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。

 課堂訓(xùn)練

1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)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(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)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。

安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)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(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為

當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，設(shè)夾角為θ，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(dòng)時(shí)，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。

課堂訓(xùn)練

2、電子的速率v=3×10⁶ m/s，垂直射入B=0.10 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(shí)，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3.5－4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(dòng)，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。

課堂訓(xùn)練

1、關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是

A．F、B、v三者必定均保持垂直

B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v

C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v

D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B

2、如圖所示的是磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖（其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直）。其中正確的是

3、如圖所示，勻強(qiáng)磁場方向水平向里，勻強(qiáng)電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則

A．若電子從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)

B．若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)

C．若電子從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)

D．若電子從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)

4、一個(gè)長螺線管中通有電流，把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計(jì)重力影響），粒子將在管中

A．做圓周運(yùn)動(dòng)                                                      B．沿軸線來回運(yùn)動(dòng)

C．做勻加速直線運(yùn)動(dòng)                                       D．做勻速直線運(yùn)動(dòng)

學(xué) 生 活 動(dòng)

學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，思考并回答問題

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。

板   書   設(shè)   計(jì)

         教學(xué)過程中字體加粗部分為板書

教 學(xué) 后 記