广东省德庆县孔子中学高二物理 第三章第五节《研究洛伦兹力》教案 新人教版

广东省德庆县孔子中学高二物理 第三章第五节《研究洛伦兹力》教案 新人教版

广东省德庆县孔子中学高二物理 第三章第五节《研究洛伦兹力》教案 新人教版 ‎ 一、教学目标 ‎（一）知识与技能 ‎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、理解洛伦兹力对电荷不做功。‎ ‎（二）过程与方法 通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。‎ ‎（三）情感、态度与价值观 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 ‎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。‎ 三、教学难点 ‎1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。‎ ‎2、洛伦兹力方向的判断。‎ 四、教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法 五、教学用具：‎ 电子射线管、电源、磁铁、一体机 六、教学过程 ‎（一）引入新课 教师：（复习提问）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（学生上黑板做）‎ ‎（2）电流是如何形成的？（电荷的定向移动形成电流）‎ 教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？‎ 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］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图 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。‎ 学生观察实验现象。‎ 实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，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）进行新课 ‎1、洛伦兹力的方向 教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。‎ 我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用左手 安培定则判断洛伦兹力的方向。‎ 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内。让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。‎ 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。‎ ‎（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。‎ ‎ ‎ 甲 乙 丙 丁 甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；‎ 乙中负电荷所受的洛伦兹力方向向上；‎ 丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内；‎ 丁中负电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸外 教师：下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。‎ 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。‎ ‎（2）关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是 A．F、B、v三者必定均保持垂直 B．F必定垂直于B、v，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F、B，但F不一定垂直于B 解析：根据左手定则，洛伦兹力垂直于B，也垂直于v，垂直于B与v所决定的平面，但B与v不一定垂直.‎ 答案：B ‎2、洛伦兹力的大小 ‎【理论基础】‎ ‎1.安培力是洛伦兹力的宏观表现；‎ ‎2.洛伦兹力是安培力的微观本质。‎ 设:导线内单位体积内的电荷数为n，每个电荷的电量为q，电荷定向运动的速度为v，阴影部分导线内电荷数为N 所以 f＝qvB ‎(1)当 v⊥B 时，f＝qvB ‎(2)当 v∥B 时，f＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力 ‎(3)当 v＝0 时，f＝0，即静止电荷不受洛伦兹力．‎ 当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？ ‎ 上式中各量的单位：f为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）‎ 思考与讨论：‎ 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，洛伦兹力不做功。‎ 练习1、电子的速率v=3×‎106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？‎ 学生分析求解，教师巡回指导：‎ f=qvB=(1.60×10-19×3×106×0.10)N=4.8×10-14 N ‎3、洛伦兹力与安培力的关系 ‎(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。‎ ‎(2)尽管安培力是洛伦兹力的宏观表现，但洛伦兹力不做功，安培力却可以做功。‎ 七、课堂小结 ‎1、洛伦兹力的方向（左手定则）‎ 伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直 手心：磁感线垂直穿入 四指：指向正电荷运动的方向（负电荷运动的反方向）‎ 拇指：所指的就是洛伦兹力安培力的方向。‎ ‎2、洛伦兹力的大小 ‎(1)当电荷运动的方向与磁场方向垂直时，f＝qvB ‎(2)当 v∥B 时，f＝0，即电荷运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力 ‎(3)当 v＝0 时，f＝0，即静止电荷不受洛伦兹力．‎ ‎(4)当电荷运动的方向与磁场方向夹θ角时，‎ ‎3、洛伦兹力不做功。‎ 八、作业P90 3、4‎ 九、反思 ‎