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1、5、磁场对运动电荷的作用（第1课时）审稿人：杨春芳一、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. 5、了解电视显像管的工作原理（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。最后了解洛伦兹力的一个应用电视显像管中的磁偏转。（三）情感态度与价值观引导学生进一步学
2、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:“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、四、教学过程：（一） 复习引入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图中：B=4.010-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A.求：导线所受的安培力大小？学生
3、解答解：F=BIL=410-2 T1 A0.1 m=410-3 N答：导线受的安培力大小为410-3 N.2.电流的形成？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，因为导线中有电流时才会受安培力的作用，没有电流就没有安培力。我们会想到：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.演示实验观察磁场阴极射线在磁场中的偏转（95页图3。5-1）：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
4、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，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。学生用左手定则判断电子束弯曲方向。学生分析得出结论磁场对运动电荷有作用.-引出新课（二）新课讲解一 洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现.【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。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？问题如图 判定安培力方向.（上图甲中安培力方向为垂直
5、电 流方向向上，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）.F安的方向和洛伦兹力方向关系.（F安的方向和正电荷 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） 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，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.【要使学
6、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)。v例1 甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上. 戊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 戊中（通常把速度分解成垂直磁场和平行磁场的速度，然后用左手定则判断）方向垂直于纸面指向纸外拓展：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此时不受洛伦兹力总结：（1）V B F洛的方向关系：F洛V ，F洛B， B V不一定垂直 （2）VB 不受洛伦兹力3.洛伦兹力的大小现在我
7、们来研究一下洛伦兹力的大小. 通过“思考与讨论”，来推导公式F=qvBsin时，应先建立物理模型(教材图)，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。也可以通过下面的命题引导学生一一回答。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
8、为nLS.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（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方向成时 F = qvsinBqvB总结：洛伦兹力大小： F洛=qVsinB VB F洛=qVB VB F洛= 0例2.电子的速率v=3106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力的大小和方向?解：因为v垂直B,所以所受洛伦兹力大小F洛=
9、qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N（3）通过例2思考与讨论：1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ 3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？结论：1.洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面,洛伦兹力永远与速度方向垂直。2、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。3.洛伦兹力对电荷不做功例3.质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性 答案:B=mg/(qv) 正电拓展：如图，质量为m、带电量为-q的绝缘滑环套在固定于水平方向且
10、足够长的绝缘杆上，环与杆之间的动摩擦因数为，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直纸面向外。现给滑环一个冲量I使其向右运动，试分析环的运动情况。例4.将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨,固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电量+q，质量m的小球在A点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。4.洛伦兹力和电场力的区别：1电荷在电场中一定受到电场力的作用；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。2电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。3
11、电场力要对运动电荷做功（等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。预案（根据时间作安排，可能放在第2课时）二电视机显像管的工作原理1.原理 ：应用电子束磁偏转的道理2.构造 ：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各部分的作用97页） 认清偏转线圈的位置、形状，然后运用安培定则和左手定则说明从电子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的作用下发生偏转的。2、绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示.若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从0点射入.则电子的运动轨迹? 向右偏转 向左偏转 向下偏转 向上偏转【思考与讨论】1.要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸
12、面向外2、要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向里3、要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大课下思考：让学生回忆 “示波管的原理”，通过对比看看二者的差异。五、本课时小结1、对学生强调洛仑兹力方向的特点：洛仑兹力方向跟磁场方向垂直；洛仑兹力方向跟电荷运动方向垂直。2、应用左手定则时，对正电荷与负电荷的不同点（四指指向不同）和相同点（四指指向电流的方向）。3、洛仑兹力大小的表达式。板书设计磁场对运动电荷的作用一 洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观
13、表现.2.洛伦兹力方向的判断左手定则3.洛伦兹力的大小（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方向成时 F = qvBsinqvB总结：洛伦兹力大小： F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F洛= 0二电视机显像管的工作原理1.原理 ：应用电子束磁偏转的道理2.构造 ：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成教学反思洛伦兹力的实际应用 （第2课时）1粒子速度选择器如右图,若已知两板间存在相互正交的匀强电场E与匀强磁场B，从粒子源出来的带正电的粒子速度水平向右,重力不计，(1)这个粒子受到那些力？(2)速度多大的粒子才能沿直线穿过场
14、区?例1：如图所示，质量为m、带电量为q的粒子，从两平行带电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度V0飞入场区。已知板间距离为d，磁感应强度为B，这时粒子恰能沿直线穿过场区（不计重力）。现将磁感应强度增大到某一数值，则粒子将落到极板上，试求当粒子落到极板上时动能的大小为多少？ 分析：电场力做负功，洛论兹力不做功例2、如图，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向水平向右。一质量为m、带电量为q的微粒以速度v与磁场方向垂直、与电场方向成45角射入复合场中，恰能做匀速直线运动，求电场强度E和磁感应强度B的大小。2.磁流体发电机构造原理图等离子气体喷入磁场，正负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，从而对外供电。现设A、B平行金属板相距L，喷入气体的速度为
