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2019-2020年高中物理《磁場對運動電荷的作用》教案7 新人教版選修3-1 教學(xué)目標(biāo)： 1.知道什么是洛倫茲力。 2.利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。 3.知道洛倫茲力大小的推理過程。 4.掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子受到洛倫茲力大小的計算。 5.了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷。 6.理解洛倫茲力對電荷不做功。 教學(xué)重點： 1.利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。 2.掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子受到洛倫茲力大小的計算。 教學(xué)難點： 1.洛倫茲力對帶電粒子不做功。 2.洛倫茲力方向的判斷。 教學(xué)方法：講述法、分析推理法、講練法 教學(xué)用具：電子射線管、電源、磁鐵、 教學(xué)過程 一、引入新課 ［教師講述］前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力—安培力.磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，我們會想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。 ［演示實驗］觀察磁場是否對運動電荷有作用。 ［教師］說明電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。 ［實驗結(jié)果］在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。 ［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場對運動電荷有作用。 二、新課教學(xué) [板書]：磁場對運動電荷的作用 （一）洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力。 通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 ［過渡語］運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？ ［問題］如圖 ［學(xué)生答］ 1.上圖甲中安培力方向為垂直電流方向向上，乙圖安培力方向為垂直電流方向向下。 2.電流方向和正電荷運動方向相同，和負(fù)電荷運動方向相反。 3.F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反。 4.學(xué)生分析總結(jié). （二）洛倫茲力方向的判斷——左手定則 伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。 [板書]洛倫茲力f的方向：f ⊥B、f ⊥v，即f垂直于v和B所決定的平面。 ［投影片出示練習(xí)題］ 1.試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。 （三）洛倫茲力的大小 現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小. 若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。 ［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？ ［學(xué)生答］F安=BIL ［問題］由第十五章第1節(jié)的思考和討論，電流強度I的微觀表達式是多少？ ［學(xué)生答］I的微觀表達式為I=nqSv ［問題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？ ［學(xué)生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS。 ［問題］每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？ ［學(xué)生答］安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以 f=qvB 各量的單位：f為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T） 適用條件：v⊥B ［問題1］若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？有興趣的同學(xué)課下探討，教師不做重點講解。 由通電導(dǎo)線不垂直于磁場對受到的安培力入手分析，F(xiàn)安=BILsinθ，可得f=qvBsinθ. θ為電荷運動速度方向與磁場方向的夾角 討論：θ=90時，f=qvB θ=0時，f=0,v和B在同一直線上，不受洛倫茲力。 四、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了 1.洛倫茲力的定義即磁場對運動電荷的作用。 2.用左手定則判斷洛倫茲力的方向。 3.在安培力的基礎(chǔ)上推導(dǎo)洛倫茲力的計算公式。 4.洛倫茲力對運動電荷不做功。 定義：磁場對運動電荷的作用力 （注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)） 方向判斷——左手定則 大小計算 f=qvB 洛倫茲力對運動電荷不做功 洛倫茲力 五、板書設(shè)計 六、作業(yè)：創(chuàng)新作業(yè)P179(1)、（2）