高中物理 3.5《磁场对运动电荷的作用力》教案 新人教版.doc

选修3-1第三章3．5磁场对运动电荷的作用一、教材分析洛仑兹力的方向是重点实验结合理论探究洛仑兹力方向再由安培力的表达式推导出洛仑兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会一定要让全体学生都参与这一过程。二、教学目标：（一）知识与技能1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、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.知道质谱仪的工作原理。4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。（二）过程与方法通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.培养学生的分析推理能力.（三）情感态度与价值观通过对本节的学习充分了解科技的巨大威力体会科技的创新历程。三、教学重点难点重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式并能用来分析有关问题.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.四、学情分析本节是安培力的延续又是后面学习带电体在磁场中运动的基础还是力学分析中重要的一部分。学好本节对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析对利用功能关系解力学问题有很大的帮助。五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作课前预习学案课内探究学案课后延伸拓展学案演示实验七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标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若已知上图中：B=4.0×10-2T导线长L=10cmI=1A。求：导线所受的安培力大小？（2）电流是如何形成的？电荷的定向移动形成电流。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3.5-1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。实验现象：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。分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。（三）合作探究、精讲点播1、洛伦兹力的方向和大小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。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。思考：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。甲乙丙丁下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。结论：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。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的磁场中。这段导体所受的安培力为F安=BIL电流强度I的微观表达式为I=nqSv这段导体中含有自由电荷数为N=nLS。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所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为当运动电荷的速度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上式中各量的单位：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？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。思考：2、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？3、、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．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转2、电视显像管的工作原理在图3.5－4中如图所示：（1）要是电子打在A点偏转磁场应该沿什么方向？