2022年高中物理选修3-1 3-5 运动电荷在磁场中受到的力 教案

2022年高中物理选修3-1 3-5 运动电荷在磁场中受到的力 教案教学目标：1、知道什么是洛伦兹力，掌握洛伦兹力大小的推理过程。2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。3、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。4、了解电视机显像管的工作原理。学情分析：本课教学对象是高二的学生，学生已完成了力学、电流、磁场和安培力的学习，在思维方法方面，已有一定的观察、分析、抽象、逻辑思维和数学推算等能力。日常生活中由于我们无法用肉眼观察到运动电荷，学生缺乏对电荷在磁场中的运动的感性经验，但他们对未知事物的新奇现象具有较强的探究兴趣和欲望，具备学习动力基础。教学重点：1、会计算洛伦兹力的大小。2、会用左手定则会判断洛伦兹力的方向教学难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断. 3、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具：多媒体、电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体教学活动：观看极光视频（一） 回顾复习前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：如图判定安培力的方向（二）新课讲解教师讲述什么是电流？学生答电荷的定向移动形成电流.教师讲述磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，这个力的方向能不能也用左手定则来判定？演示实验观察磁场阴极射线在磁场中的偏转。教师说明电子射线管的原理：说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，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，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。实验结果在没有外磁场时，电子束沿直线运动，条形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生分析得出结论磁场对运动电荷有作用.教师介绍洛伦兹力1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。记作f过渡语运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？2、洛伦兹力的方向：问题观察总结.电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）.f的方向和洛伦兹力方向关系.（f的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.）.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.（学生分析总结）（1）洛伦兹力方向的判断左手定则（2）洛伦兹力F与v、B三者间的空间方向关系：fB，又fv，故fBv平面课堂练习题目： 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 3、洛伦兹力的大小问题洛伦兹力与安培力有什么关系？学生提出猜想安培力是洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力是安培力的微观本质。设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每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.问题这段导体所受的安培力为多大？学生答F安=BIL问题这段导体中含有多少自由电荷数？学生答这段导体中含有的电荷数为nLS.问题这段导线中电流I的微观表达式是多少？让学生推导后回答。学生答I的微观表达式为I=nqSv问题每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？学生答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 f= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB洛伦兹力的计算公式当粒子运动方向与磁感应强度平行时（vB） f =0当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB） f = qvB当粒子运动方向与磁感应强度方向成时 f = qvBsin最后，由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，洛伦兹力的只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。所以它对运动的带电粒子总是不做功的。 题目1： 电子的速率v=3106m/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?题目2：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引入问题的回答：一、从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光？极光是来自太阳的带电高能粒子流由于地磁场的作用，而转向两极区域，使高空大气分子或原子激发或电离而产生的，所以极光常见于高纬度地区。引入问题的回答：二、显像管的工作原理电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。（三）小结1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。记作F洛或FL 。2、洛伦兹力的方向-左手定则fB fv fvB平面3、洛伦兹力的大小：vB，f=0；vB，f=qvBv与B成时，f=qvBsin4、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。