课 题
新授课
教 学 目 标
(一)知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向,理解洛伦兹力对电荷不做功。
3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。
(二)过程与方法
通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。
(三)情感、态度与价值观
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”
教学重点、难点
教学重点
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。
教学难点
1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。
2、洛伦兹力方向的判断。
教 学 方 法
实验观察法、讲述法、分析推理法
教 学 手 段
电子射线管、电源、磁铁
教学活动
(一)引入新课
(复习提问)前面我们学习了磁场对电流的作用力,下面思考两个问题:
(1)如图,判定安培力的方向
(2)电流是如何形成的? 电荷的定向移动形成电流。
磁场对电流有力的作用,电流是由电荷的定向移动形成的,大家会想到什么?
这个力可能是作用在运动电荷上的,而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
[演示实验]用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
说明电子射线管的原理:
从阴极发射出来电子,在阴阳两极间的高压作用下,使电子加速,形成电子束,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示电子束的运动轨迹。
实验现象:在没有外磁场时,电子束沿直线运动,将蹄形磁铁靠近阴极射线管,发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
分析得出结论:磁场对运动电荷有作用力。
(二)进行新课
1、洛伦兹力的方向
运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。
方向 左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面内,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么,大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
如果运动的是负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向,那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
课堂训练1
如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系,其中B、v、f的方向两两相垂直,正确的图是( )
课堂训练2
画出图中带电粒子所受洛伦兹力的方向或粒子运动的方向。
2、洛伦兹力的大小
若有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电量为q,定向移动的平均速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
这段导体所受的安培力为 F安=BIL
电流强度I的微观表达式为 I=nqSv
这段导体中含有自由电荷数为 N=nLS。
安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力,这段导体中含有的自由电荷数为nLS,所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为
上式中各量的单位:
为牛(N),q为库伦(C),v为米/秒(m/s),B为特斯拉(T)
思考与讨论:
同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?
教师引导学生分析得:
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向,因此
洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,所以洛伦兹力对电荷不做功。
课堂训练1
电子以4×10 6m/s的速率垂直 射入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的磁场力为多少?
课堂训练2
有一匀强磁场,磁感应强度大小为1.2T,方向由东指向西,如有一质子沿竖直向上的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N,则质子射入时速度为多大?将在磁场中向哪个方向偏转?
3、课堂小结
运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力.
洛伦兹力的方向可由左手定则来判定.
运动电荷速度方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力大小为F=qvB.
学 生 活 动
[来源: ]
[来源:高考资源网]
学生:观察实验现象
[来源: ]
[来源:高考资源网]
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