磁場對運(yùn)動電荷的作用力---zuozili.doc

磁場對運(yùn)動電荷的作用力一 .教學(xué)設(shè)計(jì)思路這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)改“講”為“學(xué)”，把教學(xué)重點(diǎn)由學(xué)習(xí)物理知識變?yōu)樘剿髦R的過程。以適時(shí)的、有針對性的設(shè)疑提問讓學(xué)生主動思考，大膽“猜想”，繼而分析“猜想”；通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“猜想”的正確性，得出結(jié)論；再把結(jié)論變成教學(xué)過程的動態(tài)延伸，既給學(xué)生提供積極思維的時(shí)間和空間，又在探索知識的過程中培養(yǎng)學(xué)生掌握、分析、更新知識的能力。二 .教學(xué)目標(biāo)1 .理解洛倫茲力與安培力的關(guān)系。2 .會應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向。3 .掌握計(jì)算洛倫茲力大小的公式及推導(dǎo)過程。4 .知道電視機(jī)顯像管的基本構(gòu)造和工作原理。5 .體會物理學(xué)的邏輯美，規(guī)律的統(tǒng)一美，聯(lián)系生活。三 .教學(xué)重、難點(diǎn) 判斷洛倫茲力方向及計(jì)算洛倫茲力大小的公式推導(dǎo)過程。四 .教學(xué)方法通過實(shí)驗(yàn)探究理論推導(dǎo)過程教會學(xué)生分析洛倫茲力方向及大小的方法。五 .教學(xué)儀器陰極射線管，U形磁鐵，電源接線板。六 .教學(xué)過程引入課題：引導(dǎo)學(xué)生回顧：什么叫安培力？怎么計(jì)算安培力的大??？如何判斷安培力的方向。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(yùn)動電荷在磁場中受力演示：電子射線管實(shí)驗(yàn)（射線管內(nèi)抽成真空）學(xué)生觀察：沒有磁場時(shí)電子束是一條直線，當(dāng)用一個(gè)U形磁鐵在電子束的路徑上加一個(gè)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(yùn)動電荷的確有作用力，科學(xué)家把這一作用力稱為“洛倫茲力”（介紹洛倫茲）設(shè)問：上述實(shí)驗(yàn)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(dǎo)：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(yùn)動電荷的作用力。猜想：磁場對電流的作用力其實(shí)質(zhì)是磁場對運(yùn)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(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向（提示：電流的方向?yàn)檎姾傻姆较颍┞鍌惼澚Φ姆较蜃笫侄▌t：左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)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(yùn)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(fù)電荷運(yùn)動的反方向，則大拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（看一看）：實(shí)驗(yàn)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(yùn)動方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)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(yuǎn)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(dá)式如圖2，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(gè)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(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求：電流強(qiáng)度I通電導(dǎo)線所受的安培力這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子數(shù)每個(gè)電荷所受的洛倫茲力（讓學(xué)生推導(dǎo)，然后教師總結(jié)）導(dǎo)線中的導(dǎo)線所受安培力 圖2運(yùn)動電荷總數(shù)為單位運(yùn)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(yùn)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(dá)式嗎？例：某帶電粒子的電量為，以速率垂直射入的勻強(qiáng)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(jì)算當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向垂直時(shí)， ；當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行()時(shí),電荷不受洛倫茲力；當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向成角時(shí)，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(dǎo)體中運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。4 .應(yīng)用洛倫茲力是一種非常重要的力，它的應(yīng)用也非常廣泛，例如在電視機(jī)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(jì)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(xí)1 .下列說法中正確的是-（ ）A運(yùn)動電荷不受洛倫茲力的地方一定沒有磁場；B運(yùn)動電荷受的洛倫茲力方向既與其運(yùn)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(yùn)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(yùn)動電荷不做功；答案：BD2 如圖3所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)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(yùn)動情況是-（ ）A沿路徑a運(yùn)動；B沿路徑b運(yùn)動；C沿路徑c運(yùn)動；D沿路徑d運(yùn)動； 答案 圖33 .如圖4中表示磁場B、正電荷運(yùn)動方向和磁場對電荷作用力F的相互關(guān)系圖，這四個(gè)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(qiáng)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