磁场对运动电荷的作用(教案)
---------- 洛仑兹力
重庆市涪陵实验中学校
高二物理组代安全
[教学目标]
1、 通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用(安培力)实质是磁场对运动电荷 作用(洛仑兹
力)的宏观表现。
2、 理解洛仑兹力的方向由左手定则判定,能根据安培力的表达式
达式f=qvB。
F=BIL推导洛仑兹力 的表
3、 培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力,使学生体会由宏观量描绘微观 量的科学思想。
[教学重点]
1、 由安培力的方向导出判定洛仑兹力方向的判定方法 ------ 左手定则。 2、 根据安培力的表达式(宏观量)导出洛仑兹力(微观量)的表达式。
[教学难点]
建立相关物理模型,导出公式
f=qvB。
[教学方法]
启发、实验观察结合讲解、讨论。
[教学媒体]
阴极射线管、学生低压电源、感应圈(高压) 影片、投影屏幕。
、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投
[课时课型]—课时、新课。 [教学过程](40分钟)
一、 课题导入(5分钟左右)
1、 安培力的启示(导课):磁场对电流具有磁场力的作用(安培力)
向运动形成的,由此可猜想:磁场对电流的作用是磁场对运动电荷作用的体现。
,电流是由于电荷 定
2、 演示实验、验证猜想:①介绍(简介)阴极射线管及工作原理。
②观察阴极射线(电子束)在磁场中发生明显的偏转现象。 教师提问:这一现象表明什么?
师生总结:阴极射线(电子束)在磁场中偏转,说明电子束在磁场中确实受到某种力的 作用,这个力就是今天我们要学习的洛仑兹力。
二、 新课教学(30分钟左右)
(一) 洛仑兹力
物理学中把磁场对运动电荷的作用力 出这一观点)。
(二) 洛仑兹力的方向
(磁场力)称为洛仑兹力(物理学家洛仑兹最先提
1、 由安培力的方向导出洛仑兹力方向的特点
(1) 洛仑兹力的方向跟磁场方向垂直; (2) 洛仑兹力的方向跟电荷运动方向垂直。
2、 用左手定则确定洛仑兹力的方向(便于记忆)
教师示范:伸开左手,使大拇指跟其于四个手指垂直,且处于同一水平面内,将左手放 入磁场中,让磁感线从手心穿进, 四指指向正电荷的运动方向, 荷受洛仑兹力的方向(在黑板上画出示意图) 。
那么大拇指所指的方向就是 正电
教师提问:如果是负电荷在磁场中运动,洛仑兹力的方向如何?为什么?
启发学生思考,师生共同按如下思路分析: ①负电荷定向运动形成电流方向如何?受到 的安培力的方向如何?②由此得出负电荷受洛仑兹力方向的判定方法(在黑板上画出示意 图)。③以阴极射线束在磁场中的偏转加以验证,使学生体会这一方法的应用。
(三)洛仑兹力的大小
1、 教师提出问题,学生分析讨论:如何定量描述洛仑兹力的大小? 2、 建立物理模型,引导学生思考,师生共同推导:设导线长
强磁场中,导线中电流大小为 I,电流方向跟磁场方向垂直,由此可知:
L,放在磁感应强度为 B 的匀
F安=BIL ................................................................................................. ①
设形成电流的电荷是相同的正电荷,电量为 可见:
q,以等速v作定向运动(为研究的方便而
n,由此
设定如此情形,跟实际效果相同),导体横截面积为 S,单位体积内的电荷数目为
l=nqvS ................................................................................................... ②
从微观角度看,导体中运动的电荷受洛仑兹力作用,所有运动电荷受洛仑兹力的总体 效应表现为导线受的安培力,设每个运动电荷的洛仑兹力为
f,由此必然有:
(LSn) f=F 安 ....................................................................................③
由①②③得: f=qvB
3、 引导学生分析 f=qvB 的适用条件
教师提问:①运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗?为什么? ②f=qvB的适用条件如何?
师生共同总结:①当电荷运动方向与磁场方向平行时,运动电荷虽然在磁场中,但不 受洛仑兹力作用(为什么?) 。
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时,运动电荷受洛仑兹力最大
fmax=qvB。
三、 本课时小结(2s 3分钟)
1对学生强调洛仑兹力方向的特点:①洛仑兹力方向跟磁场方向垂直;②洛仑兹力方 向跟电荷运动方向
垂直。
2、 应用左手定则时,对正电荷与负电荷的不同点(四指指向不同)和相同点(四指指 向电流的方
向) 。
3、 洛仑兹力大小的描述。
四、 巩固与练习
①《教材》卩仃9 (1)题。②地磁场对宇宙射线的“屏蔽”作用。
五、 思考与讨论(用投影仪打出思考题,供学生课后思考和讨论)
1、 当导线中无电流时,导线放在磁场中,但不受安培力作用。可是导线中的自由电荷 却在不停地做无规
则的(热)运动,速率非常大,可见每个电荷要受洛仑兹力作用,即是说 从微观角度看导线应该(好象)受安培力的作用,对此你作何解释?
2、 带电粒子在磁场中运动时,洛仑兹力对带电粒子是否做功?为什么(为下节课的学 习埋下伏笔)?
六、 作业布置 《教材》 P178( 2)题( 3)题。 [ 教学后记 ]
1、 根据通电导线在磁场中受安培力作用,推测安培力可能是由于磁场对运动电荷的作 用,再由演示实验
加以验证,学生容易接受,且对实验现象表现出浓厚的兴趣。由此可见, 演示实验在教学中的作用不可低估。
2、 负电荷所受洛仑兹力方向的判定,学生不易记住,在今后的教学中还应强化。
板书设计
磁场对运动电荷的作用
(一) 洛仑兹力
磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。 (二) 洛仑兹力的方向
方向特点:①与磁场方向垂直;②与电荷运动方向正交。 左手定则:
X
X X X
(三)洛仑兹力的大小
F \................ ① l=nqv S ........................ ② LSnf=F 安.......... ③
f=qvB
6
X X
X X
X
磁场对运动电荷的作用
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