高中物理《磁场对运动电荷的作用》教案1 新人教版选修3-1

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1、15--4磁场对运动电荷的作用教学目标：一、知识目标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.3、知道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.5、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.6、理解洛伦兹力对电荷不做功.二、能力目标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、德育目标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

2、力大小的计算.教学难点1.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断.教学过程教学设计设计意图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学生上黑板做，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］已知：B=4×10-2TI=1AL=10cm=0.1m求F.解：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.复习提问2.什么是电流？［学生答］电荷的定

3、向移动形成电流.［教师讲述］磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：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］观察磁场是否对运动电荷有作用.［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.［实验结果］在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近电子射线管，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.§15

4、--4磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现.［过渡语］运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？［问题］如图1.判定安培力方向.2.电流方向和电荷运动方向的关系.3.F安的方向和洛伦兹力方向关系.4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.［学生答］1.上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下.2.电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反.3.F安的方向和正电荷所受

5、的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.4.学生分析总结.二、洛伦兹力方向的判断——左手定则伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.［投影出示练习题］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.［学生解答］1.甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上.2.乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向

6、下.3.丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者.4.丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里.三、洛伦兹力的大小现在我们来研究一下洛伦兹力的大小.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.［问题］这段导体所受的安培力为多大？［学生答］F安=BIL［问题］由第十五章第1节的思考和讨论，电流强度I的微观表达式是多少？［学生答］I的微观表达式为I=nqSv［问题］这段导体中

7、含有多少自由电荷数？［学生答］这段导体中含有的电荷数为nLS.［问题］每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？［学生答］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1、计算式：f=qvB2、各量的单位：f为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s）,B为特斯拉（T）3、适用条件：v⊥B［问题］若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？有兴趣的同学课下探讨，教师不做重点讲解.由通电导线不垂直于磁场对受到的安培力入手分析，F安=BILsinθ，可得f=qvB

8、sinθ.说明：（1）θ角为电荷运动方向和磁场方向的夹角.（2）θ=90°时f=qvB;θ=0°时F=0.（3）因为B为矢量Bsinθ为B在垂直于v方向上的分量.Bcosθ为B沿v方向上的分量.（4）因为v为矢量：f=qvBsinθ可写成f=qBvsinθ.vsinθ理解为v在垂直于B方向上的分量.f=qvBsinθθ为电荷运动方向与磁场方向的夹角讨论：θ=90°时，f=