高中物理課堂教學(xué)教案       年   月    日

§ 3. 5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力   

新授課

2課時(shí)

   學(xué)     標(biāo)

(一)知識(shí)與技能

1、知道什么是洛倫茲力。

2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向,理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。

3、掌握洛倫茲力大小的推理過(guò)程。

4、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子,受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

5、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。

(二)過(guò)程與方法

通過(guò)洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。

(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀

讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理―假設(shè)―實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)

1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。

2、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子,受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)

1、理解洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。

2、洛倫茲力方向的判斷。

學(xué)

 

實(shí)驗(yàn)觀察法、講述法、分析推理法

 

  學(xué)

   電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片

 

                 教學(xué)活動(dòng)

(一)引入新課

(復(fù)習(xí)提問(wèn))前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力,下面思考兩個(gè)問(wèn)題:

(1)如圖,判定安培力的方向

       

若已知上圖中:B=4.0×10-2 T,導(dǎo)線長(zhǎng)L=10 cmI=1 A。求:導(dǎo)線所受的安培力大小?

(2)電流是如何形成的?     電荷的定向移動(dòng)形成電流。

磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用,電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的,大家會(huì)想到什么?

這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的,而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。

[演示實(shí)驗(yàn)]用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。如圖3.5-1

說(shuō)明電子射線管的原理:

從陰極發(fā)射出來(lái)電子,在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下,使電子加速,形成電子束,轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光,可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí),電子束沿直線運(yùn)動(dòng),將蹄形磁鐵靠近陰極射線管,發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。

分析得出結(jié)論:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。

(二)進(jìn)行新課

1、洛倫茲力的方向和大小

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。

方向(左手定則:伸開(kāi)左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直,并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開(kāi)的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,那么,大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。

如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷,則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)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。

 課堂訓(xùn)練

1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向。

          

  甲                    乙                 丙             丁

下面我們來(lái)討論Bv、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。

結(jié)論:F總垂直于Bv所在的平面。Bv可以垂直,可以不垂直。

洛倫茲力的大小

若有一段長(zhǎng)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(gè)自由電荷的電量為q,定向移動(dòng)的平均速率為v,將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中。

這段導(dǎo)體所受的安培力為         F=BIL

電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為       I=nqSv

這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為     N=nLS。

安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)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,所以每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為

當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí),設(shè)夾角為θ,則電荷所受的洛倫茲力大小為              

上式中各量的單位:

為牛(N),q為庫(kù)倫(C),v為米/秒(m/s),B為特斯拉(T)

思考與討論:

同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功?

教師引導(dǎo)學(xué)生分析得:

洛倫茲力的方向垂直于vB組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向,因此

洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小,所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。

課堂訓(xùn)練

2、電子的速率v=3×106 m/s,垂直射入B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它受到的洛倫茲力是多大?

 

 

3、、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流,以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn),則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí),將_______

A.豎直向下沿直線射向地面                   B.相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)

C.相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)                   D.相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)

 

 

2、電視顯像管的工作原理

 在圖3.5-4中,如圖所示:

(1)要是電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?    垂直紙面向外

(2)要是電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?    垂直紙面向里

(3)要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化?

先垂直紙面向外并逐漸減小,然后垂直紙面向里并逐漸增大。

 

學(xué)生閱讀教材,進(jìn)一步了解顯像管的工作過(guò)程。

 

課堂訓(xùn)練

1、關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是

A.F、B、v三者必定均保持垂直

B.F必定垂直于Bv,但B不一定垂直于v

C.B必定垂直于F、v,但F不一定垂直于v

D.v必定垂直于FB,但F不一定垂直于B

 

2、如圖所示的是磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B垂直于F與v決定的平面,B、F、v兩兩垂直)。其中正確的是

 

 

3、如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下,有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則

A.若電子從右向左飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng)

B.若電子從右向左飛入,電子將向上偏轉(zhuǎn)

C.若電子從右向左飛入,電子將向下偏轉(zhuǎn)

D.若電子從左向右飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng)

 

4、一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有電流,把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入(若不計(jì)重力影響),粒子將在管中

A.做圓周運(yùn)動(dòng)                                                      B.沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)

C.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)                                       D.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

 

 

 

學(xué) 動(dòng)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

學(xué)生:觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,思考并回答問(wèn)題

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   業(yè)

 

完成P103“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書(shū)面完成第3、4題。

 

 

   書(shū)   設(shè)   計(jì)

         教學(xué)過(guò)程中字體加粗部分為板書(shū)

學(xué)

 

 


同步練習(xí)冊(cè)答案