2019-2020年高中物理《磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用》教案1 新人教版選修3-1.doc

2019-2020年高中物理磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用教案1 新人教版選修3-1教學(xué)目標(biāo)：一、知識(shí)目標(biāo)1、知道什么是洛倫茲力.2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.3、知道洛倫茲力大小的推理過程.4、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.5、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.6、理解洛倫茲力對電荷不做功.二、能力目標(biāo)通過洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.三、德育目標(biāo)讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”教學(xué)重點(diǎn)1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.2.掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.教學(xué)難點(diǎn)1.洛倫茲力對帶電粒子不做功.2.洛倫茲力方向的判斷.教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)提問前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個(gè)問題：1.如圖判定安培力的方向?qū)W生上黑板做，解答如下：若已知上圖中：B=4.010-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線所受的安培力大??？學(xué)生解答已知：B=410-2 T I=1 A L=10 cm=0.1 m 求F.解：F=BIL=410-2 T1 A0.1 m=410-3 N答：導(dǎo)線受的安培力大小為410-3 N.復(fù)習(xí)提問2.什么是電流？學(xué)生答電荷的定向移動(dòng)形成電流.教師講述磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，我們會(huì)想到：這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn).演示實(shí)驗(yàn)觀察磁場是否對運(yùn)動(dòng)電荷有作用.教師說明電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡.實(shí)驗(yàn)結(jié)果在沒有外磁場時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲.學(xué)生分析得出結(jié)論磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用.15-4磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛倫茲力1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的作用力.通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).過渡語運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？問題如圖1.判定安培力方向.2.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.3.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.4.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.學(xué)生答1.上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏?，乙圖安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳?2.電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反.3.F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.4.學(xué)生分析總結(jié).二、洛倫茲力方向的判斷左手定則伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向.投影出示練習(xí)題1.試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫茲力的方向.學(xué)生解答1.甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上.2.乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下.3.丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者.4.丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里.三、洛倫茲力的大小現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小.若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中.問題這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？學(xué)生答F安=BIL問題由第十五章第1節(jié)的思考和討論，電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式是多少？學(xué)生答I的微觀表達(dá)式為I=nqSv問題這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？學(xué)生答這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS.問題每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？學(xué)生答安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以1、計(jì)算式：f=qvB2、各量的單位：f為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T）3、適用條件：vB問題若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？有興趣的同學(xué)課下探討，教師不做重點(diǎn)講解.由通電導(dǎo)線不垂直于磁場對受到的安培力入手分析，F(xiàn)安=BILsin，可得f=qvBsin.說明：（1）角為電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向的夾角.（2）=90時(shí)f=qvB;=0時(shí)F=0.（3）因?yàn)锽為矢量Bsin為B在垂直于v方向上的分量.Bcos為B沿v方向上的分量.（4）因?yàn)関為矢量：f=qvBsin可寫成f=qBvsin.vsin理解為v在垂直于B方向上的分量.f=qvBsin為電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向的夾角討論：=90時(shí)，f=qvB=0時(shí)，f=0,v和B在同一直線上，不受洛倫茲力.投影出示練習(xí)題1.電子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？學(xué)生答f=qvB=1.6010-1931060.10=4.810-14 N2.來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將_A.豎直向下沿直線射向地面B.相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C.相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D.相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)學(xué)生答B(yǎng).地球表面地磁場方向由南向北，質(zhì)子是氫原子核帶正電，根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東.問題讓同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？說明理由.教師引導(dǎo)學(xué)生分析得洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功.4、洛倫茲力對電荷不做功.5、地磁場對宇宙射線中高能粒子的偏轉(zhuǎn)作用小結(jié)本節(jié)課我們認(rèn)識(shí)了磁場對電荷存在作用力，總結(jié)了它的方向和大小規(guī)律。值得注意的是，這些結(jié)論的得出都離不開一個(gè)重要的理論支持，那就是：安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。因此從某中角度看，本節(jié)知識(shí)仍然是前面知識(shí)的延續(xù)，所以，同學(xué)們要抓住這種聯(lián)系，而不要對新知識(shí)產(chǎn)生畏難情緒。15-4磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用板 書 設(shè) 計(jì)一、洛倫茲力1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的作用力.通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).二、洛倫茲力方向的判斷左手定則三、洛倫茲力的大小1、計(jì)算式：f=qvB2、各量的單位：f為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T）3、適用條件：vB4、洛倫茲力對電荷不做功.5、地磁場對宇宙射線中高能粒子的偏轉(zhuǎn)作用