《35《磁场对运动电荷的作用力》导学案（教师）20110925》由会员分享，可在线阅读，更多相关《35《磁场对运动电荷的作用力》导学案（教师）20110925（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.5磁场对运动电荷的作用力导学教案审核人： 班级 姓名 编写人：沈滨预习案【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”【教材导读】本节学习磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力），通过本节的学习，应知道洛伦兹力是安培力的微观表现，会推导公式F=qvB，并会用此公式解答有关问题，会用左手定则解
2、答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题，知道电视机显象管的工作原理。【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。【预习自测】洛伦兹力的定义： 。安培力是洛伦兹力的 ，洛伦兹力是安培力的 。洛伦兹力的方向的判断方法： 。伸开 ，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一平面内；让 从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是运动的 在磁场中所受洛伦兹力的方向。洛伦兹力的大小：（1）当vB时，F = 。（2）当vB时，F = 。电视显像管的作用原理：显像管中
3、有一个 ，工作时它能发射 ，荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的 方向和 方向都有偏转磁场，其 都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断移动，这在电视技术中叫做 。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做 。电视机中每秒要进行 场扫描，再因为荧光粉的余辉时间，所以我们感到整个荧光屏都在发光。【提出困惑】安培力与洛伦兹力的关系？【信息链接】极光现象问题：极光是来自太阳的高能粒子进入大气后，与大气发生作用而产生的。为什么在赤道却从来没有它的身影呢？回答：解释垂直射向赤道（向东偏转）和两极（长驱直入）的正电荷，并得出结论。至于有的时候高纬度地区也有极光出现，有兴趣的同学课后可以通过上网等方式
4、查阅。地磁场使得在赤道等低纬度地区没有极光的身影，这的确是一种遗憾，但是，也正因为地磁场的存在，使我们人类的生产生活免遭宇宙高能粒子的伤害。【学生情况分析】磁场对运动电荷的作用力既是安培力知识的延续，又是下一节带电粒子在匀强磁场中的运动的铺垫。高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力，对现象猜想理论推导实验验证等科学研究方法有一定的基础，本节课通过实验创设各种问题情景、引导，激发学生学习的兴趣，促进学生思维。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识能有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起，让学生掌握分析研究物理的基本方法与技能，为日后的学习及进行其它问题探究奠
5、定基础。探究案一、洛伦兹力的定义：（见课本）二、洛伦兹力的方向：（左手定则）在宏观图中画出安培力的方向，在微观图中画出洛仑兹力的方向。（思考：如果是电子定向移动，在微观图上怎样画电荷的速度、洛仑兹力方向）。体会左手定则判断洛仑兹力方法。（尤其注意负电荷受力方向）宏观微观【当堂小练习】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 丁三、洛伦兹力的大小：（公式推导）1、相关知识点的回顾： 磁场对电流有作用力，这个力叫安培力，安培力的大小与哪些因素有关？写出安培力的表达式。这段导体所受的安培力为 F安=BIL安培力的方向怎样判断？左手定则的内容？安培力的方向与电流、磁场的
6、方向有什么关系？左手定则在第二章我们曾经学过电流，电流的大小是怎样定义的？ 电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系电流强度I的微观表达式为 I=nqSv2、洛伦兹力公式推导：洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?学生猜想：当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：磁感应强度B ；电荷量q ；电荷运动快慢v ；【逐步推导进程】设一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷荷量为q，自由电荷定向移动速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：（1）通电导线中的电流电流强度I的微观表达式为 I=nqSv（2）通电导线所受的安培力这段
7、导体所受的安培力为 F安=BIL（3）这段导线内的自由电荷数这段导体中含有自由电荷数为 N=nLS（4）每个电荷所受的洛伦兹力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总结：电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为(v垂直B）为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）VB3、若带电粒子不垂直射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢?试推导为B和v之间的夹角 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，则电荷所受的洛伦兹力大小为
8、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）4、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？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。四、电视显像管原理：（见课本）【当堂检测】关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( B )A、F、B、v三者必定均相互垂直 B、F必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC、B必定垂直于F、v，但f不一定垂直于v D、v必定垂直于F、B，但f不一定垂直于B如
9、图所示是磁场B、负电荷速度v和磁场对运动电荷作用力f三者方向的相互关系图，其中正确的是（B、f和v两两垂直）( ABC ) 如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。（A）竖直向上（B）垂直于纸面向里（C）水平向右（D）竖直向下电子以4106ms的速率垂直射入磁感应强度05T的匀强磁场中，受到的磁场力为_N如果电子射入磁场时速度v与B的方向间的夹角是180，则电子受的磁场力为_N3.210-13，0【知识小结】学生自己归纳练习案如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 （ C ）有关
10、电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（ ）A、电荷在磁场中一定受磁场力的作用B、电荷在电场中一定受电场力的作用C、电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直D、电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中（ ）A.做圆周运动B.沿轴线来回运动C.做匀加速直线运动 D.做匀速直线运动来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地点，稍向东偏转C相对于预定地点，稍向西偏转 D相对于预定地点，稍向北偏转答案B解析地球表
11、面地磁场方向由南向北，质子带正电根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东故选B.在用阴极射线管研究磁场对运动电荷作用的实验中，将阴极射线管的A、B两极连在高压直流电源的正负两极上从A极发射出电子，当将一蹄形磁铁放置于阴极射线管两侧，显示出电子束的径迹如图所示，则阴极射线管的A极应接在电源的 极上(选填“正”或“负”)；蹄形磁铁的C端为 极(选填“N”或“S”)。如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A沿路径a运动 B沿路径b运动C沿路径c运动 D沿路径d运动答案B解析由安培定则，电流
12、在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误图所示是电子射线管示意图接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，则下列措施中可采用的是( )A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C加一电场，电场方向沿z轴负方向D加一电场，电场方向沿y轴正方向答案B解析若加一磁场，电子受到洛伦兹力的作用，亮线向下偏转，说明洛伦兹力方向向下，又因电子沿x轴正向射出，由左手
13、定则知磁场方向应沿y轴正方向，A错，B对；若加一电场电子应受到向下的静电力作用，故电场方向沿z轴正向，C、D均错如图所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ）A使B的数值增大B使磁场以速率 v，向上移动C使磁场以速率v，向右移动D使磁场以速率v，向左移动第9题 如图所示的平行板器件中，电场E和磁场B相互垂直.具有某一水平速度v的带电粒子将沿着图中所示的虚线穿过两板间的空间而不发生偏转.具有其他速度的带电粒子将发生偏转，这种器件能把具有速度v的粒子选择出来，所以叫做速度选择器.试证明带电粒子具有速度v =E/B时，才能沿着图示的虚线路径通过. 证明 电荷q（带正电）刚进入平行板间时，受到两个力作用:一个电场力F1=Eq，另一个是洛伦兹力F2=qvB，它们的方向相反.如果q能穿过两板的空间而不发生偏转，应有F1=F2，即EqqvB，所以.说明 电荷q带负电也可以，因为q带负电，它受到的电场力和洛兹力的方向正好跟图中所示的方向相反，只要它的速率也是，它也能穿过两板间而不发生偏转.所以，电荷带电
