洛伦兹力教案

1第2节磁场对运动电荷的作用一、教材分析本节选自高中物理选修3—1（山东科学技术教育出版社）第6章《磁场对电流和运动电荷的作用》的第2节。这节内容从磁铁偏转电子流这一实验现象出发，经过严密的逻辑推理得到磁场对运动电荷的作用力的公式，及其作用力的方向判断，最后列举例题，加深学生对知识的巩固。二、学情分析探究洛伦兹力所需要的知识和原理包括安培力公式、电流的微观表达式以及磁感应强度等，在本节之前电场、磁场的学习中均有涉及。因此，学生应该具备相应的知识基础参与本节的探究过程。三、教学目标1、知识与技能（1）了解磁铁使阴极射线管中电子流偏转的原理，以及洛伦兹力的应用。（2）学习和理解洛伦兹力的表达式和方向的判断方法。（3）学会利用洛伦兹力原理解决相关问题。2、过程与方法（1）仔细观察磁体对电子流作用的实验现象，并认真参与到洛伦兹力表达式推导的过程。（2）通过这节的观察、分析、推理和总结，培养学生发现问题、解决问题的思维方法和能力3、情感态度与价值观（1）播放极光和电视直播图片，增进学生对自然科学的探究兴趣，及对生活和科学的热爱。（2）通过本节的观察和探究，培养学生认真、严谨、求实的科学态度。（3）本节把自然、生活、实验同基本的科学原理紧密结合在一起，培养学生将现象与理论结合得到真理的辨证哲学观。四、教学方法演示法、讲授法、探究法五、教具与媒体永磁体、高压电源、阴极射线管、多媒体及课件六、教学过程（一）创设情境，导入新课1、播放两张极光图片。注释：南北极出现绚丽多彩的极光。提问：想知道极光是怎样形成的吗？2、播放一张电视直播图片。注释：电视给人们的生活带来变化和舒适。提问：想知道电视是怎样显现图像的吗？导语：美妙的大自然和舒适的现代生活背后，蕴藏着朴素的科学原理。这节课我们就来学习磁场对运动电荷的作用。2（二）进入新课，科学探究1、实验在第一节我们知道磁场对电流产生安培力，而电流是自由电荷定向运动形成的。那么，磁场会不会对运动电荷产生作用呢？给阴极射线管两端接上高压电源，电子从阴极射向阳极，形成电子流。电子流侧射在荧光板上使其发光，显示出电子流的轨迹。①未加磁场时，电子流的轨迹是一条直线。②把一条形磁铁N极靠近电子流，，电子流向下偏移；用S极，电子流又向上偏移。结论：运动电荷在磁场中受到作用力，力的方向跟磁场方向有关。图1阴极射线管2、洛伦兹力（1）含义：运动电荷在磁场中受到的力（2）大小：①洛伦兹力与安培力：当大量电荷定向运动时，每个运动电荷受到的洛伦兹力叠加起来，在宏观上表现为安培力。②公式的推导：通电导线与磁场垂直时，导线受到的安培力为lBFI安那么导线中运动电荷洛伦兹力又为多少呢？如图2所示，设有一通电导体垂直置于磁场中，图2安培力与洛伦兹力导体中单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷的速率为v，在时间t内，横截面S上的电荷通过的位移为vtl，通过的体积SvtSlV，则体积V内的电荷数目为：nSvtVnN总电荷量为qnSvtNqQ电荷定向运动产生的电流为nqvStQI这就是电流的微观表达式。安培力的公式又可写为BvtnqvSlBF))((I安又安F为N个洛F叠加起来的合力，有洛安NFF3所以qvBnSvtBvtqnvSF))((NF安洛这就是v与B垂直时，运动电荷的洛伦兹力公式。③特殊式：qvBFBv洛,④一般式：v与B夹角为时（如图4），将B分解为平行于v分量B∥=cosB，B∥不产生洛伦兹力；垂直于v的分量sinBB，B产生的洛伦兹力sinqvBqvBF洛这就是v与B夹角为时，洛伦兹力的一般表达式。图3v与B夹角为（3）方向：洛伦兹力的方向用左手定则判断：让磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动方向，拇指指向洛伦兹力方向。负电荷的受力方向与正电荷相反。如图4所示讨论：①洛F跟B、v垂直②洛F只改变v方向而不改变大小③洛F永不做功，90cosvFP洛=0图4判断洛伦兹力方向课堂练习：1.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则()A.磁场对电子的作用力始终不变.B.磁场对电子的作用力始终不做功C.洛伦兹力的功率为D.电子的动能始终不变2、课本123页例题BqvvFP2洛43、洛伦兹力的应用（1）解释极光现象：利用运动电荷在磁场中受力可解释极光现象。来自太阳的高速带电粒子到达南北极上空，在地磁场中粒子受洛伦兹力而偏转，再与空气分子碰撞而使空气发出耀眼夺目的极光。（2）制成电视显像管：显像管中阴极发出的电子在磁场中偏转，偏转后的电子打在荧光屏上各个区域，使荧光屏发光，显现出各类图像。七、板书设计第2节磁场对电荷的作用1、实验结论：磁场对运动电荷产生作用2、洛伦兹力（1）含义：运动电荷在磁场中受到的力（2）大小：①安F为洛F的宏观表现②推导③特殊式：Bv时，洛F=qvB④一般式：Bv与夹角为时，洛F=cosqvB(3)方向：左手定则：磁感线垂直穿过左手心，四指指向电流方向，拇指指向洛伦兹力方向