课 题

3.5磁场对运动电荷的作用力

新授课

授课人:唐春苗

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、难点

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 方 法

实验观察法、讲述法、分析推理法

教  学 手 段

电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片

教学活动:

（一）引入新课

（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：

（1）如图，判定安培力的方向

若已知上图中：B=4.0×10^-2 T，导线长L= 10 cm，I=1 A。求：导线所受的安培力大小？

（2）电流是如何形成的？     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。如图3.5-1

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、洛伦兹力的方向和大小

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。

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。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

 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。

  甲                    乙                 丙             丁

下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。

结论：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直。

洛伦兹力的大小

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

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？

教师引导学生分析得：

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。

板书设计：

一　磁场对运动电荷的作用力

运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力，安培力是洛伦兹力的宏观表现。

二　洛伦兹力的方向──左手定则

三　洛仑兹力的大小

1、当运动电荷q以速度v垂直进入磁感应强度为B的磁场中，它所受的洛仑兹力

2、当运动电荷的方向与磁场的方向夹角为 时， 我们可以分解速度，它所受的洛仑兹力

四 洛伦兹力的特点

1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面．

2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．

关于洛伦兹力教学中的体会

我们学校已经实施高校课堂有两三年的时间了,提倡教师用新的理念教会学生学会学习,教师的地位指导者,引路人.学生是学习的主体,要放开,让学生自己学会学习. 

  理念,我想几乎每个老师都心领神会,可是真正在教学中又是怎样操作的呢!根据我们学校的现状,我们教师之间也经常在一起聊.我们学生底子差,基础比较薄弱,老师经常在备课时准备的非常充分,可是每次上课时,却怎么也达不到理想的效果.上完课后心里总是有点失落. 就拿这次我们学校的月考来说吧!高二有一道计算题,是求解磁感应强度的值,直接套公式的特别简单,可是很多很多学生都没做出来,为什么呢?难道他们就真的那么笨吗?不是的,肯定是我们的教学有问题. 我想大家还是没把握好学生,对他们期望值太高了.还有高一考的是一道受力分析题,竟然大部分学生不会做?一个个问号在我们的脑门前浮现这到底为什么呢?

    在这一年上课中让我感受最多,印象更深刻的是这两天我们学到左手定则这段内容时,在学习这块内容时我坚持的原则:一内容简单,二让学生动起来,基本上全体学生参与.首先让学生观察实验现象,通过演示实验,调动学生的好奇心,学生总结F,B,,L三者之间方向的关系(教师提示).总结完后,提出问题B,L方向改变F的方向呢?这样循序渐进,让学生理解这三个物理量之间的方向关系.得出左手定则,再通过教具演示这几个物理量之间的立体关系. 在教学过程中体现学生学习的方法以及能力的提高.最后一个环节也很重要,就是练习,学生在课堂上理解了,同时感觉学会了,那种兴奋感是不用说的,这时趁热打铁,好好练一把,巩固巩固,同时继续增加学生的学习热情和兴奋!先让几个学生上黑板做,然后再上来几个学生评价这几个学生做得对不对?同时作出手势,让其他学生再来判断上黑板同学的手势是否正确,这种生生评价的方式非常好,使课堂的效果也非常好.多做几组,让全班学生都能参与进来,提高大家的学习兴趣.总之,这节课上完后我心情非常好,很舒心,同时再以后的教学中多多采用这种生生互动方式,使课堂效果更好,使学生更容易接受.

学 生 活 动

学生复习上节课所学知识

讨论回答

学生：观察实验现象

学生讨论分析实验结果.互动环节

学生理解左手定则内容

练习互动环节

学会练习本上练习推导过程