高中物理 《磁場對運(yùn)動電荷的作用》教案2 魯科版選修3-1（通用）

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1、第2節(jié) 磁場對運(yùn)動電荷的作用（1課時） 【教學(xué)目的】 （1） 通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識洛侖茲力，知道什么叫做洛侖茲力；通過實(shí)驗(yàn)了解到洛侖茲力的方向與哪些因素有關(guān)，會用左手定則判定洛侖茲力的方向。 （2） 知道當(dāng)v與B垂直時，運(yùn)動電荷受到的洛侖茲力最大，F(xiàn)=qvB；當(dāng)v與B平行時，運(yùn)動電荷受到的洛侖茲力最小為零；會在v與B互成角度時利用分解求洛侖茲力的大小。 （3） 了解假說思維方式對科學(xué)理論發(fā)展的重要作用，認(rèn)識到這種思維方式有堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。學(xué)會用這種方式進(jìn)行科學(xué)思維。 【教學(xué)重點(diǎn)】 使學(xué)生掌握運(yùn)動電荷在磁場中所受洛侖茲力大小的決定因素、計(jì)算公式以及方向的判定 【教學(xué)難點(diǎn)】 能熟

2、練地運(yùn)用左手定則判斷運(yùn)動電荷（尤其是負(fù)電荷）受到的洛侖茲力的方向， 【教學(xué)媒體】 馬蹄形磁鐵、高壓直流電源（15KV）、導(dǎo)線、陰極射線管（磁效應(yīng)管）。 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 通電導(dǎo)線——受力方向：左手定則 （安培力） 大小F=IBLsinθ（θ為B和I之間的夾角） 磁體——受力方向：N極受力沿磁場方向 大小：不明） 磁體——外部磁場N到S，內(nèi)部S到N 磁場 通電導(dǎo)線——磁場用右手螺旋定則判定 運(yùn)動電荷——磁場用右手螺旋定則判定 （1）復(fù)習(xí)上節(jié)課所講內(nèi)容(能夠產(chǎn)生磁場的物質(zhì)，磁場能對哪些場中的物體產(chǎn)生力的作用) （2）既然通電導(dǎo)線的實(shí)質(zhì)是運(yùn)動的電荷。那么通

3、電導(dǎo)線的受力也就就意味著運(yùn)動電荷在磁場中會受到磁場力的作用，我們把這種力叫做洛侖茲力。（補(bǔ)充板書：磁場→運(yùn)動電荷——受力方向/大?。? 【新課內(nèi)容】 實(shí)驗(yàn)證明洛侖茲力的存在。 展示磁效應(yīng)管，說明實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)原理。 連接電路，觀察高速電子流的運(yùn)動方向和軌跡。并板畫出平面視圖。 將馬蹄形磁鐵靠近電子流，觀察其徑跡的方向變化。 實(shí)驗(yàn)說明運(yùn)動的電子會受到馬蹄形磁鐵通過磁場施加的作用力。 對比實(shí)驗(yàn)：帶電的通草球在靜止時不受磁場作用。（參書P129/實(shí)驗(yàn)與探究） 探索洛侖茲力的方向。 改變馬蹄形磁鐵的擺放方式，引導(dǎo)學(xué)生觀察電子流的運(yùn)動方向改變。這說明洛侖茲力的方向與什么有關(guān)？讓大家猜想洛

4、侖茲力的方向還與什么有關(guān)？（電子的運(yùn)動方向/實(shí)驗(yàn)證實(shí)） 將各種情況下的磁場、電子運(yùn)動方向和偏轉(zhuǎn)軌跡（標(biāo)明洛侖茲力方向）都畫成平面視圖。引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考洛侖茲力的方向有何規(guī)律。提示：思考電子運(yùn)動和電流的關(guān)系。 歸納學(xué)生的表述，給出：洛侖茲力也可以用左手定則來表示。伸出左手，使拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，四指指向正電荷的運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向（都是電流的方向），則大拇指指的就是洛侖茲力的方向。并板書結(jié)果。 課堂鞏固練習(xí)：手冊P130/1。 （3）洛侖茲力的大小。請大家猜想洛侖茲力的大小與哪些因素有關(guān)？要說出理由。（引導(dǎo)學(xué)生從安培力的大小中思考。 分析出：1、當(dāng)電荷運(yùn)

5、動方向與磁場平行時，不受洛侖茲力。垂直時受力最大。 2、電荷電量越大，運(yùn)動速度越快，相當(dāng)于電流越大，所以受力也越大。 3、磁場越強(qiáng)，受力越大。 演示實(shí)驗(yàn)證實(shí)猜想：改變磁場與速度的夾角，觀察粒子的偏轉(zhuǎn)減弱，說明洛侖茲力減小。增強(qiáng)磁場并保持磁場與速度垂直，發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)增強(qiáng)，說明洛侖茲力增大。 綜上分析，進(jìn)行理論推導(dǎo)。對于流動的物體，此處為運(yùn)動電荷，可以采用設(shè)定時間t，若電荷運(yùn)動方向與磁場垂直，則電流與磁場垂直。F=IBL，此時F為導(dǎo)線中n個電荷所受洛侖茲力的總和。研究t時間內(nèi)的電量（Q=It），電流受力F=IBL=QBL/t，其中Q=nq，L/t=v，所以f=F/n=qBv。 強(qiáng)調(diào)f=qBv

6、只能用于速度與磁場垂直的情況。 例題：書P132/例——要求通過例題掌握公式，并復(fù)習(xí)鞏固加速電場的計(jì)算方法以及了解質(zhì)子、電子、α粒子和正、負(fù)離子的意思。并知道對帶電粒子而言，電場力和磁場力都遠(yuǎn)大于重力，通常都可以忽略不計(jì)。 隨堂鞏固： 手冊P129/例1、2鞏固立體圖的畫法、了解加入洛侖茲力之后怎么進(jìn)行受力分析。P130/4、5 洛侖茲力對運(yùn)動電荷的作用。洛侖茲力總是與速度垂直，與磁場方向也垂直，即垂直于速度和磁場構(gòu)成的平面。所以，請大家注意，無論粒子怎么飛入磁場，磁場對運(yùn)動電荷的洛侖茲力大小如何，洛侖茲力對運(yùn)動電荷不做功——不改變速度的大小，只改變速度的方向。粒子的速度大小要是改變了

7、，一定是其他力做功造成的。 例：手冊P131/7 生活中的洛侖茲力： 1、極光（aurora）：在晴朗的夜晚，北極地區(qū)和南極地區(qū)的上空會浮現(xiàn)和閃耀絢麗多彩的道道強(qiáng)光，通常黃綠相映，有時還出現(xiàn)紅、藍(lán)、紫色，其強(qiáng)度作時慢時快的浮動，這就是極光。極光出現(xiàn)時，景象壯觀，道道極光平行列成長排，好似光彩熠熠的帷幕。極光起因于太空中帶電粒子與地球大氣層中原子和分子的碰撞。極光現(xiàn)象與太陽表面活動有密切聯(lián)系。太陽常發(fā)生大量熾熱氣體的猛烈噴發(fā)（耀斑現(xiàn)象），此時有大量的高能帶電粒子流射入太空，部分進(jìn)入地球大氣層被吸引到地球磁極附近，隨即出現(xiàn)極光現(xiàn)象。當(dāng)宇宙中的高能粒子進(jìn)入地球磁場的區(qū)域時，其中的帶電粒子如果是

8、向下進(jìn)入地磁場的，則在赤道上，南北方向的地磁場的作用力下正電荷向東，負(fù)電荷向西偏，而向東的正電荷，向西的負(fù)電荷都向上偏轉(zhuǎn)，離開地球，不會落向地面。要是粒子在南北半球，則地磁場有向上和向下分量，會使粒子向南北極偏轉(zhuǎn)，從而落向南北極。當(dāng)這些運(yùn)動電荷與大氣層中的原子、分子碰撞時，會撞出原子和分子中的電子。在游離電子與離子結(jié)合時，便發(fā)出強(qiáng)光。所以地磁場保護(hù)了人類聚居區(qū)不受強(qiáng)電磁輻射的危害。是地球除大氣之外的又一保護(hù)層。 2、顯象管（picture tube）：能夠?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)換為光圖像的電子束管?？煞譃楹诎罪@像管和彩色顯像管兩大類。顯像管由電子槍、熒光屏和玻璃外殼三部分組成，如圖所示。電子槍位于細(xì)圓柱

9、形管頸內(nèi)，它發(fā)射出高速電子束撞擊到熒光屏上。在熒光屏內(nèi)表面涂敷有熒光粉，當(dāng)電子槍發(fā)射出的高速電子撞擊熒光屏?xí)r，屏上的熒光粉便會受激發(fā)光。顯像管結(jié)構(gòu)原理圖顯像管屏幕從正面看近似長方形，顯像管的尺寸是指屏幕對角線的長度。電視機(jī)的質(zhì)量指標(biāo)如圖像的清晰度、灰度、對比度、亮度、色度等最終都要表現(xiàn)在顯像管上，因此，要獲得高質(zhì)量的電視圖像，就必須要有一個高質(zhì)量的顯像管。如果沒有磁場，電子槍射出的高能粒子只能在屏幕正中心打出一個亮點(diǎn)。而我們在頸部加上磁場如左圖所示，請大家判斷一下，當(dāng)如圖加上電流時，電子如何偏轉(zhuǎn)？若線圈位置與圖中垂直，為上下線圈，則電子又如何偏轉(zhuǎn)。以往所學(xué)中有沒有類似的器材（示波器），它的工作原理是什么（在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)）。兩者的差別是什么？（示波器為電偏轉(zhuǎn)，在電場中做類平拋運(yùn)動，離開電場后直線前進(jìn)；電視機(jī)為磁偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動類型不可能為平拋，因?yàn)榱Ｗ铀苈鍋銎澚κ亲兞?，其方向隨速度方向不斷變化。 【課后作業(yè)】 教科書P133/1、4 【課后反思】