高中物理《磁场对运动电荷的作用》上课用

1、6.2磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 老式电视机及其内部结构简图老式电视机及其内部结构简图问问 题题 电视显像管中的电子只是细细的一束，电视显像管中的电子只是细细的一束，为什么却能使整个屏幕发光？从宇宙深处为什么却能使整个屏幕发光？从宇宙深处射出来的带电粒子为什只在地球两极引起射出来的带电粒子为什只在地球两极引起极光现象极光现象？要回答这些问题，就需要学习要回答这些问题，就需要学习磁场对运磁场对运动电荷的作用动电荷的作用规律。规律。 回顾旧知回顾旧知安培力：通电导线在磁场中受到的力，叫安培力安培力：通电导线在磁场中受到的力，叫安培力1. 安培力的方向：安培力的方向： 左手定则左手定则

2、 2.安培力的大小安培力的大小 IB时，时，F=IBL（重点）重点） IB时，时，F=0 I与与B成成q q角度时，角度时， F=ILBsinq q我们已经知道磁场对电流有力的作用，我们已经知道磁场对电流有力的作用，电流是怎么形成的？那么我们可以联想到什电流是怎么形成的？那么我们可以联想到什么问题呢？可做猜想。么问题呢？可做猜想。思考与讨论思考与讨论 问题驱动问题驱动： （1）电荷）电荷（正电荷或负电荷）（正电荷或负电荷）定向运动形成电流；定向运动形成电流； （2）磁场对电流有安培力的作用；）磁场对电流有安培力的作用； 思维导向思维导向：宏观宏观微观微观，我们可以联想到：磁场对运，我们可以联想

3、到：磁场对运动电荷有力的作用吗？动电荷有力的作用吗？探究实验探究实验器材器材：蹄型磁铁、阴极射线管、高压线圈、学生：蹄型磁铁、阴极射线管、高压线圈、学生 电源、导线若干。电源、导线若干。目的目的：探究磁场对运动电荷是否有力的作用：探究磁场对运动电荷是否有力的作用装置图装置图：结论结论：磁场对运动电荷有：磁场对运动电荷有力力的作用。的作用。磁场对运动电荷的作用力叫做磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力洛伦兹力步骤步骤:1.不加磁场时，观察荧光屏显示电子束径迹；不加磁场时，观察荧光屏显示电子束径迹；2.加磁场时，观察电子束的偏转，得出结论。加磁场时，观察电子束的偏转，得出结论。洛伦兹洛伦兹 最早提出

4、“磁场对运动电荷有力的作用”的是荷兰物理学家洛伦兹洛伦兹，为了纪念他，人们把“运动电荷在磁场中受到的力”称为洛伦兹力洛伦兹力。 研究力，就需要掌握其三要素，运动电荷在磁场中所研究力，就需要掌握其三要素，运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向和大小是怎样的呢？受的洛伦兹力的方向和大小是怎样的呢？ 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 用用左手定则左手定则可以判断通电导线所受的安培力，可以判断通电导线所受的安培力，电荷定向移动时形成了电流，磁场对这个电流有电荷定向移动时形成了电流，磁场对这个电流有力的作用力的作用-也就是对运动电荷有力的作用也就是对运动电荷有力的作用 。那么，。那么，是否可以用左手定则来判断

5、洛伦兹力的方向呢？是否可以用左手定则来判断洛伦兹力的方向呢？洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向vfvf实验验证实验验证步骤步骤1：对某一磁场方向，观察电子束的偏转方向；对某一磁场方向，观察电子束的偏转方向；步骤步骤2：改变磁场方向，观察电子束的偏转方向；改变磁场方向，观察电子束的偏转方向； 结论：结论：洛伦兹力的方向由洛伦兹力的方向由左手定则左手定则判定。判定。洛伦兹力方向的判定方法：洛伦兹力方向的判定方法：左手定则左手定则洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 请同学们联系安培力方向判断方请同学们联系安培力方向判断方法（左手定则），自主总结并归纳洛法（左手定则），自主总结并归纳洛伦兹力方向的判定方法：伦兹力

6、方向的判定方法： 左手定则左手定则洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小微观微观宏观宏观 洛伦兹力与安培力的关系是什么呢？洛伦兹力与安培力的关系是什么呢？ 安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现； 洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质。洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小微观微观宏观宏观思考与讨论思考与讨论 洛伦兹力的大小是怎样的呢？或者说，洛伦兹力的大洛伦兹力的大小是怎样的呢？或者说，洛伦兹力的大小与那些因素有关呢？是什么关系呢？小与那些因素有关呢？是什么关系呢？ 要定量推导洛伦兹力大小的表达式，如何建模？要定量推导洛伦兹力大小的表达式，如何建模？ （请同学们阅读课本（请同学们阅

7、读课本122页，尝试推导洛伦兹力的表达式）页，尝试推导洛伦兹力的表达式） 提示一提示一：怎样才能产生洛伦兹力？应当从产生洛伦兹：怎样才能产生洛伦兹力？应当从产生洛伦兹力的这几个要素上寻找决定洛伦兹力大小的因素。力的这几个要素上寻找决定洛伦兹力大小的因素。 提示二提示二：我们已经学习了磁场对电流的作用力：我们已经学习了磁场对电流的作用力安培力安培力的定量表的定量表 达式达式F=IBL ，而安培力又是洛伦兹力的宏观，而安培力又是洛伦兹力的宏观表现，我们可否从安培力入手导出洛伦兹力的表达式表现，我们可否从安培力入手导出洛伦兹力的表达式呢？呢？洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小方案：构建模型方案：构建模型

8、洛伦兹力公式推导洛伦兹力公式推导磁感应强度磁感应强度:B (垂直纸面向里垂直纸面向里)通电导体的长度：通电导体的长度：L 每个电荷的带电量：每个电荷的带电量：q横截面积：横截面积：S 单位体积的电荷数：单位体积的电荷数：n 定向移动的速率：定向移动的速率：v洛伦兹力公式推导洛伦兹力公式推导F洛=qvB 依据：依据：安培力是洛伦兹力的表现：安培力是洛伦兹力的表现：F安安=NF当当Bv时，推导过程如下：时，推导过程如下：（Bv） 注意注意：在公式在公式F洛=qvB进行求解时，务必注意各个物理量的单位。进行求解时，务必注意各个物理量的单位。 思考：思考： 上述推导都是建立在上述推导都是建立在vB的基础上的，故的基础上的，故这个表达式这个表达式F=qvB只适用于只适用于vB的情况。的情况。 当当V与与B不垂直时，又如何求解洛伦兹力呢？不垂直时，又如何求解洛伦兹力呢？ 请同学们先进行思考探究，并写出应有结论。请同学们先进行思考探究，并写出应有结论。 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小小小 结结 本节的学习内容：本节的学习内容： 通过理论依据和实验观察，我们知道了磁场对电荷有力的作用，这种力叫洛伦兹力； 通过理论猜想和实验验证，我们知道了洛伦兹力的方向判定的方