1.磁场对运动电荷的作用

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1、第四节磁场对运动电荷的作用教学目标：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.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.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断.教学方法：讲述法、分析推理法、讲练法教学用具：电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片教学过程一、引入新课［教师讲述］前面我们学习了磁场对电流的作用力—安培力.磁

2、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.二、新课教学[板书]第四节磁场对运动电荷的作用（一）洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受

3、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.［投影片出示板书］（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

4、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，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.[板书]洛伦兹力f的方向：f⊥B、f⊥v，即f垂直于v和B所决定的平面.［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.（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的匀强磁场中.［问题］这

5、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f=qvB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）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

6、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=qvBsinθ.θ为电荷运动速度方向与磁场方向的夹角讨论：θ=90°时，f=qvBθ=0°时，f=0,v和B在同一直线上，不受洛伦兹力.［投影片出示练习题］1.电子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？［学生答］f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14N2.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_______A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转C.相对于预定点稍

7、向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转［学生答］B.地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.［问题］让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？说明理由.［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.［板书］洛伦兹力对电荷不