高中物理（人教大纲版）第二册 第十五章 磁场 四、磁场对运动电荷的作用(第一课时).docVIP

第四节 磁场对运动电荷的作用 ●本节教材分析 洛伦兹力同安培力一样,也是磁场性质的具体表现,在实际中有广泛的应用,回旋加速器就是一个著名的实例. 教材根据“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向移动形成的”这两点事实,提出磁场对运动电荷有作用力的设想,然后用实验来验证,在此基础上引入洛伦兹力概念.这样处理有利于学生接受,对培养学生的思维能力,使他们掌握科学的研究方法也有所帮助.同时,这也为由安培力公式推导洛伦兹力公式做了铺垫. 由安培力公式F=BIL导出洛伦兹力公式F=qvB是一个重要的推导,有利于培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力.教材首先建立了导线中电流的微观物理模型:导线中单位长度上自由电子数为n,都以速度v定向运动.在这个物理模型基础上,推导电流I跟自由电子运动速度v之间的关系式I=nqvS.这是得到洛伦兹力公式的关键一步. 1.洛伦兹力的引入:教材根据磁场对电流有作用力和电流是电荷的定向移动提出假设:磁场对运动电荷有作用力,再通过实验验证得出存在洛伦兹力的结论.“假设—实验验证”体现了科学的思维方法.要让学生体会借助实验证明洛伦兹力存在是非常重要的一步.因此,要注意讲清楚实验原理:电子束的产生→荧光屏上的径迹→磁场对电子束的作用.要让学生注意观察电子束是否偏转. 2.洛伦兹力方向:教材直接指出洛伦兹力方向仍用左手定则判断,但强调要注意正电荷运动方向与电流方向相同,负电荷运动方向与电流方向相反.教学实践表明,学生在初用左手定则时容易犯一个错误:把四指指向电荷运动方向而忘了区分电荷的正负.我们要强调左手定则中四指的方向是指电流的方向,对负电荷一定要注意其运动方向与电流方向相反.实验现象中电子束的偏转方向与电子束运动方向、磁场方向间的关系是验证左手定则很好的例子.可让学生用左手定则判定后再演示实验现象作为验证. 与安培力的方向一样,应再一次强调洛伦兹力的方向一定是既与电荷运动速度方向垂直,也与磁场方向垂直,即洛伦兹力垂直于速度v与磁场B所在的平面.可补充电荷运动速度方向不一定垂直磁场方向,它们间可有任意的角度. 3.洛伦兹力的大小:教师要注意引导学生推导洛伦兹力的公式F=qvB. ●教学目标 一、知识目标 1.知道什么是洛伦兹力.知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时,电荷受到的洛伦兹力最小,等于零;电流方向与磁感应强度方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力最大,等于qvB. 2.会用公式F=qvB解答有关问题. 3.会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题. 二、能力目标 1.通过推导洛伦兹力的公式,培养学生的分析推理能力. 2.通过演示实验,培养学生的观察能力. 三、德育目标 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.会计算带电粒子垂直进入匀强磁场时所受的洛伦兹力大小. 2.会用左手定则判断洛伦兹力方向. ●教学难点 1.利用F实=BIL和I=nqvS推导洛伦兹力的公式F=qvB. 2.确定导线中含有的运动电荷数nLS. ●教学方法 实验法、分析推理法. ●教学用具 电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、引入新课 ［师］(出示投影片)在下图所示装置中,导体棒ab处在垂直纸面向里的匀强磁场中,试判断ab棒所受安培力的方向. ［生］根据左手定则,ab棒受到的安培力的方向竖直向下. ［师］导体棒ab中的电流是如何形成的? ［生］电荷的定向移动形成电流. ［师］ 磁场对电流有力的作用,电流是电荷的定向移动形成的.由此自然会想到:这个力可能是作用在运动电荷上的,而作用在通电导线上的安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.让我们用实验来检验这一猜想. ［演示］电子束在磁场中的偏转. ［师］介绍电子射线管的原理. 从阴极发射出来的电子,在阴阳两极间的高压作用下,使其加速,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］在没有外加磁场时,电子束沿直线运动;如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间,荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲. ［实验结论］运动电荷确实受到了磁场力的作用. ［师］物理上把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力,这节课我们学习洛伦兹力的方向和大小. 二、新课教学 1.洛伦兹力的方向 ［师］运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力方向可以用左手定则来判断. ［投影］左手定则的内容:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,四指指向正电荷运动的方向,那么,拇指的指向就是正电荷所受洛伦兹力的方向. ［强调］当运动的电荷为负电荷时,四指应指向负电荷运动的反方向. ［投影］判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力方向. ［生甲］图(1)中正电荷所受的洛伦兹力