3.5《探究洛伦兹力》教案

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1、探究洛伦兹力★教学目标（一）知识与技能1、通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。2、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。3、了解速度选择器。（二）过程与方法通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。对比安培力与洛伦兹力，从理论上到处洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。（三）情感、态度与价值观由实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度。由理论推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。★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

2、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。★教学过程（一）引入新课教师：（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，判定安培力的方向解答如下：若已知上图中：B=4.0×10-2T，导线长L=10cm，I=1A。求：导线所受的安培力大小？学生解答：F=BIL=4×10-2T×1A×0.1m=4×10-3N答：导线受的安培力大小为4×10-3N。（2）电流是如何形成的？学生：电荷的定向移动形成电流。教师：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

3、？学生：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。如图3.5-1教师：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。学生：观察实验现象。实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将条形磁体靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。（二）进行新课1、洛伦兹力的方向教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通

4、电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。我们用安培定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。（投影）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。［投影片出示练习题］（1）试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。甲乙丙丁教师引导学生分析得：洛伦兹力的方

5、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。2、洛伦兹力的大小教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。如图，以一根长为L，横截面积为S、通过的电流为I的导线为研究对象，请你完成如下问题：（1）设导线中单位体积内所含的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷定向移动的平均速率为v，如何计算通过导线的电流I？（2）设直线导线处在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直，如何求出该段电流受到的安培力F？（3）如何计算该段导线中总的自由电荷数N？（4）若把安培力F看作

6、是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力f的矢量和，能求出f吗？教师：当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？教师指出：上式中各量单位：为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）投影片出示课本例题并引导得出速度选择器原理。【练习】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动．求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性．3、课堂小结（1）洛伦兹力：磁场对运动电荷的力。（2）洛伦兹力方向判断方法：左手定则（3）洛伦兹力一定与速度方向垂直，所

7、以洛伦兹力一定不做功。（4）洛伦兹力的大小：f=qvB（5）速度选择器：v=E/B4、反馈练习【例1】如图16－51所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子（）A．一定带正电B．一定带负电C．一定不带电D．可能带正电或负电，也可能不带电【例2】带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是（）A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同。B．如果把＋q改为－q，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变。C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用。D．带电

8、粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小。【例3】如图16－52所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，有一正离子恰能沿直线从左到右水平