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时间:2020-04-08
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1、运动电荷在磁场中受到的力毛卫娟一、教学目标 1.知识与技能(1)知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。(2)知道洛伦兹力大小的推理过程。(3)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。(4)了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。(5)了解电视显像管的工作原理。2.过程与方法通过观察,形成洛伦兹力的概念,同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论,推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。3
2、.情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理,培养学生的科学思维和研究方法。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”。二、教学重点难点 重点:1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。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。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。洛伦兹力计算公式的推导。三、教学用具 电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体。四、教学过程(一)导入新课 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(
3、让学生上黑板做)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]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。2.什么是电流?[学生答]电荷的定向移动形成电流。[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]观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.51)[教师]说明电子射线管的原理:说明阴极射线是灯丝加热放出电子,电子在加速电场的作
4、用下高速运动而形成的电子流,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,磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的,还应明确磁场的方向。[实验结果]在没有外磁场时,电子束沿直线运动,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。学生用左手定则判断电子束弯曲方向。[学生分析得出结论]磁场对运动电荷有作用力(二)推进新课 1.洛伦兹力的方向和大小(1)洛伦兹力的定义: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。【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力,引导学生提出猜想:磁场对电流作用力的
5、实质是磁场对运动电荷的作用力。[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(2)洛伦兹力的方向①判定安培力方向。(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电流方向和电荷运动方向的关系。(电流方向与正电荷运动方向相同,与负电荷运动方向相反)③F安的方向和洛伦兹力方向的关系。(F安的方向与正电荷所受的洛伦兹力的方向相同,与负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。)④电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。(学生分析总结)⑤洛伦兹力方向的判断——左手定则伸开左手,使大拇指与其余四指垂直且处于同
6、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。【要使学生明确】正电荷运动方向应与左手四指指向一致,负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向,再用左手定则判定)。①[投影出示练习题]——“问题与练习”1②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]甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上。乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下。丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读
7、者。丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。甲 v与B垂直乙 v与B不垂直 洛伦兹力与粒子运动方向、磁感应强度方向的关系学生:F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直,可以不垂直。(3)洛伦兹力的大小现在我们来研究一下洛伦兹力的大小。通过“思考与讨论”,来推导公式F=qvBsinθ时,应先建立物理模型(教材图3.5-3),再循序渐进有条理地推导,这一个过程可放手让学生完成,体现学习的自主性。也可以通过下面的命题引导学生一一回答。设有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,导线每单位体积中含有的自由电荷数
8、为n,每个自由电荷的电量为q,定向移动
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