磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力 教学设计

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1、磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力教学设计《3.4磁场对运动电荷的作用---洛伦兹力》教学设计资中县球溪高级中学向睿一、教学目标1．知识与技能(1)知道什么是洛伦兹力。知道洛伦兹力大小的推理过程。(2)掌握洛伦兹力大小的计算。(3)利用左手定则判断洛伦兹力的方向。(4)掌握洛伦兹力的特点。(5)理解带电粒子B与v方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动。(6)会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。2．过程与方法通过观察分析，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。推导出洛伦兹

2、力的大小公式F＝qvBsinθ。通过实验观察，分析推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。3．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”。让学生亲身感受物理的科学探究活动，学习探索物理世界的方法和策略，培养学生的思维。二、教学重点难点重点：1.洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式的推导。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。3.带电

3、粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式的应用，解答有关问题。三、教学用具多媒体课件四、教学课型新授课五、教学过程（一）、复习设问并导入新课1、什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少?2、电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?电流的微观表达式（决定式）是什么?3、安培力的方向（左手定则判断）、电流方向、磁场方向的空间位置关系是怎样的？（二）、猜想问：既然电流是电荷的定向移动形成的，那么磁场对电流的作用力是怎样形成的？1引导学生猜想：磁场可能对运动的电荷有力的作用？问：磁场对运动电荷到底有没有力的作用，我们用什么来验证？（三）、阴极射线在磁场中偏转的实

4、验【视频演示】先介绍阴极射线管的工作原理：阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射电子。在电场的加速下飞向阳极，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的轨迹。演示：没有磁场时电子束是一条直线。用一个条形磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，直至出现电子束在磁场中偏转。结论：磁场对运动电荷的确有作用力，我们把这一个磁场力称为洛伦兹力。（板书）定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力。介绍物理学家洛伦兹（四）、洛伦兹力的大小：洛伦兹力是矢量，有大小方向，遵循平行四边形定则，首先研究洛伦兹力的大小。问

5、：怎样研究洛伦兹力的大小？（通过什么力来研究洛伦兹力的大小）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。（1）电流强度I的微观表达式。（2）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。学生自主推导问：任何情况下F＝qvB？引出公式的适用条件说明并强调安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。问：运动电荷在磁场中一定受力吗？不一定，因为电流在磁场中不一定受到安培力

6、。学生由电流方向平行于磁场方向时所受安培力为零，推导出电荷运动方向平行于磁场方向时，所受洛伦兹力为零问：当电荷运动方向与磁场方向成任意夹角时，怎样推导洛伦兹力表达式。（五）、洛伦兹力的方向：将实验图转化为平面图，让学生寻找磁场方向，电流方向，洛伦兹力方向的关系，并强调正负电荷判断方法的不同。教师总结：伸开左手，使大姆指跟其余四个手指垂直，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，四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向。如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么大拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。介绍洛伦兹

7、力方向，磁场方向、电荷运动方向的空间位置关系。强调洛伦兹力的方向垂直于磁场方向和电荷运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直。总结：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直（F洛⊥B），又跟电荷的速度方向垂直（F洛⊥v），故洛伦兹力的2方向总是垂直于磁场和速度方向所决定的平面，即:F洛⊥Bv平面，所以洛伦兹力的大小和方向与速度方向有关。洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。洛伦兹力永不做功。（六）、带电粒子在磁场中的运动：【视频演示】先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以