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1、1第五节 磁场对运动电荷的作用一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.2、知道洛伦兹力大小的推理过程.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 v 和 B 垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功. （二）过程与方法通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin。（三）情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法
2、:“推理假设实验验证” 。二、重点与难点：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.这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断.三、教具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体四、教学过程：（一） 图片引入上新课之前我们首先来看一组图片：绚丽多姿的极光。 （播放：极光图片） ）教师极光一般出现在两极或高纬度地区，它是怎么形成的呢？学了今天这节课，你就可以知道其中的奥妙了。板书：磁场对运动电荷的作用力。（二） 新课讲授教师首先请同学们结合前面学习的知识想一想，
3、磁场是怎样对运动电荷产生作用的呢？学生讨论因为磁场对电流有作用力（安培力） ，而电流又是电荷的定向移动，所以磁场对运动电荷有作用力。教师下面我们通过实验观察磁场对运动电荷的作用。演示实验观察磁场阴极射线在磁场中的偏转（95 页图 3.5-1）教师介绍实验器材，说明电子射线管的原理介绍拿阴极射线管加高压（提醒学生实验时注意安全）可以发射电子，当磁铁靠近时若运动状态改变说明受力，若运动状态不变说明不受力。我们能看见电子吗？不能。怎么办？介绍阴极射线管中有个涂有荧光粉的金属片，当电子经过时，荧光粉会发光。我们看到的光线就是电子走过的路经。2开始实验，在加磁场和不加磁场的情况下观察电子束轨迹的变化。根
4、据实验结果得出结论引出洛仑兹力。实验现象在没有外磁场时，电子束沿直线运动，用蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。结论这说明磁场对电荷确实有力的作用，科学家为了纪念荷兰物理学家洛伦兹就把它称为洛伦兹力。1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.过渡语作为一种力，洛伦兹力是有方向的，那么它的方向如何判断呢？同学们猜想一下，洛伦兹力的方向跟哪些因素有关？是否也可以用左手定则判断呢？用磁铁靠近电子射线管，明确磁场的方向，让学生观察射线的弯曲方向，改变磁场方向，体会射线弯曲方向与磁场方向和电子运动方向的关系。引导学生从电子运动方向电流方向用左手定则判断电子束受到的安培力方向判断电子受
5、到的洛伦兹力的方向。问题如图.判定安培力方向.（上图甲中安培力方向为垂直电流 1方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下）.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）.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） 2、洛伦兹力方向的判断左手定则伸开左手，使大拇指和其余四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，如果判断正电荷的洛伦兹力方向，四指指向正电荷运动的方向，这时大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；如果判断负电荷的洛伦兹力方向，四指指向负电荷运动的反方向，大拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向
6、.【要使学生明确】：正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。投影出示练习题-“问题与练习”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.学生解答 （请几个同学用手比划判断，展示给大家）甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上.乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下.丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者.丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里33、洛伦兹力的大小现在我们来研究一下洛伦兹力的大小. 通过播放动画，给学生以直观的感知，理解安培力和洛伦兹力之间的关系，理解性的去推导，这一个过程可放手
7、让学生完成，体现学习的自主性。【播放视频】安培力和洛伦兹力之间的关系结论：安培力是洛伦兹力的宏观表现。【学生活动】根据给定的物理情景推导洛伦兹力的计算式。如图，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. 从宏观上看，这一段导体受到一个向上的安培力；从微观上看，每一个定向移动的电荷都受到洛伦兹力；而这一段导体中定向移动的电荷受到洛伦兹力的合力就是安培力。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
8、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，每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？学生答这段导体中含有的自由电荷数为 nLS,所以 qvBnLSBInLSF=安洛伦兹力的计算公式：（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB） F = qvB （2）当粒子运动方向与磁感应强度平行时（vB） F = 0（3）当粒子运动方向与磁感应强度方向成 时（v 与 B 成 ） F = qvBsin上两式各量的单位：F 为牛（N） ，q 为库仑（C） ， v
9、为米/秒（m/s）, B 为特斯拉（T ）随堂练习：某带电粒子的电量为 q=10-14C,以速率 v=106m/s 垂直射入 B=10-2T 的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力 F 多大？如果 v 与磁场方向成 呢？给出解题过程，教给学生方法，强调易错点（三）课堂小结 本节课主要研究了一种新型的力洛仑兹力。洛仑兹力是运动电荷在磁场所受到的作用，它的方向仍然服从左手定则，它的大小用公式 F=qvBsin 计算。安培力实际上是大量规律运动的带电粒子所受洛仑兹力的宏观表现。4（四）巩固练习1.一长螺线管通有恒定电流，把一个带电粒子(重力不计)沿管中心轴线射入管中，粒子将在管中 ( )A. 做圆周运动
10、B. 沿轴线来回运动C. 做匀速直线运动 D. 做匀加速直线运动拓展：如果螺线管内通的是变化的电流呢？2. 一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为 V；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将（ ）A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 条件不足，无法判断注意：因为洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力对运动电荷不做功（五）布置任务拓展思考题：根据我们今天学习的知识，请同学们在课下预习第六节并思考：当一个带电粒子以速度 v 射入磁场中，根据其受力特点判断粒子的运动轨迹是什么样的？粒子做什么运动呢？1. 完成导学案第五节的练习题2. 预习第六节并尝试完成导学案中学习内容部分
