《运动电荷在磁场中受到的力》名师教案.docVIP

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运动电荷在磁场中受到的力

新邵一中高二物理组唐莉莉

[核心素养]

通过《运动电荷在磁场中的受到的力》的学习过程，培养学生的观察、分析和推理能力；并培养学生的科学思维。激发学生热爱学习和探索宇宙的想法。

[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（洛伦兹力）的宏观表现。

2、理解洛伦兹力的方向由左手定则判定，能根据安培力的表达式F=BIL推导洛伦兹力的表达式F=qvB。

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伦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）导出洛伦兹力（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）、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投影片、投影屏幕。

[教学过程]

课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）

一、课题导入

1．播放一段有关极光的视频，思考：极光为什么出现在南北两极高纬度地区，而如赤道低纬度地区怎么不出现？

2解决这些问题的钥匙，就在于磁场对运动电荷作用的规律。

二、新课教学

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），电流是由于电荷定向运动形成的，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。

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。

（优教提示：请打开素材“动画演示：阴极射线在磁场中的偏转”）

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，物理学中把磁场对运动电荷的作用力（磁场力）称为洛伦兹力（物理学家洛仑兹最先提出这一观点）。

（一）洛伦兹力形成的条件

思考：判断下列电荷量为q的电荷位于磁场中受到是否受到洛伦兹力?

1、运动的电荷

2、电荷的速度方向不与磁场线方向平行

（二）洛伦兹力的方向

1、由安培力的方向导出洛伦兹力方向的特点

（1）洛伦兹力的方向跟磁场方向垂直；

（2）洛伦兹力的方向跟电荷运动方向垂直。即F⊥v、B决定的平面

2、用左手定则确定洛伦兹力的方向（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，那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛伦兹力的方向。

教师提问：如果是负电荷在磁场中运动，洛伦兹力的方向如何？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伦兹力方向的判定方法。

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）洛伦兹力的大小

1、教师提出问题，学生分析讨论：如何定量描述洛伦兹力的大小？

2、建立物理模型，引导学生思考，师生共同推导：设导线长L，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线中电流大小为I，电流方向跟磁场方向垂直，由此可知：

F安=BIL·················································①

设形成电流的电荷是相同的正电荷，电量为q，以等速v作定向运动（为研究的方便而设定如此情形，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n，由此可见：

I=nqvS·················································②

从微观角度看，导体中运动的电荷受洛伦兹力作用，所有运动电荷受洛伦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伦兹力为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伦兹力的作用吗？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，但不受洛伦兹力作用（为什么？）。

②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，运动电荷受洛伦兹力最大值Fmax=qvB。

（四）洛伦兹力的应用宇宙中的洛伦兹力

太阳和其他星体上时刻都有大量的高能