高二物理 磁场对运动电荷的作用力.doc

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高二物理磁场对运动电荷的作用力
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，理解洛伦兹力对电荷不做功。
3、掌握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。
（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”
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。
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。
教学活动
（一）引入新课
（复习提问）1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向?
安培力的大小：
安培力的方向：左手定则
（1）如图，判定安培力的方向

2、磁场对电流有力的作用,电流是怎样形成的呢?
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。
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。
（二）进行新课
1、洛伦兹力
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。
2、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。

负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反
课堂训练
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。

利用上题由学生分析总结出下列几点
1、以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反
2、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
洛伦兹力永远与速度方向垂直
洛伦兹力的大小
【思考与讨论】:
洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?
学生猜想：
当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：
1.磁感应强度B
2.电荷量q
3.电荷运动快慢v
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

总结：电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为
(v垂直B）
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢?
θ为B和v之间的夹角
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？
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。
课堂训练
1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则（）
A．带电粒子速度大小改变
B．带电粒子速度方向改变
C．带电粒子速度大小不变
D．带电粒子速度方向不变
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、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则()
A.磁场对电子的作用力始终不变.B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的速度始终不变.D.电子的动能始终不变
4、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
小结
1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现