高二物理人教版选修31 3.5运动电荷在磁场中受到的力

1、5/55/55/5运动电荷在磁场中受到的力重/难点重点：1.利用左手定那么会判断洛伦兹力的方向。洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。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。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。洛伦兹力计算公式的推导。重/难点分析重点分析：只有掌握了安培力是洛伦兹力的宏观表现；根据 、V、B三者的方向关系 ,会判断洛伦兹力方向；会计算洛伦兹力大小等知识点才能全面深刻地认识洛伦兹力 ,这也是后面了解现代科技盘旋加速器 ,质谱仪 ,磁流体发电机等的根底 ,是力、电、磁综合问题学习的根底。难点分析：洛伦兹力的方向判定-左手定那么。特点：B和v方向

2、不一定垂直 ,必垂直于B、v确定的平面。由于洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的 ,所以它对运动的带电粒子是不做功的。突破策略学生思考：电流是怎样形成的？教师讲述：通过上节课的学习我们知道了磁场对电流有力的作用 ,而电流又是由于电荷的定向移动而形成的 ,由此你们会想到什么？学生讨论、答复；教师总结：磁场可能对运动的电荷有力的作用。学生带着这个问题 ,观察演示实验观察阴极射线在磁场中的偏转。教师说明电子射线管的原理：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

3、极射线周围产生磁场的 ,还应明确磁场的方向。学生答复观察到的实验现象教师总结整理学生分析讨论得出结论：磁场对运动电荷有作用力。证实之前的猜测我们就把运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力。1.洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的作用力。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 ,引导学生提出猜测：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2.洛伦兹力的方向判定安培力方向。(上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上 ,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。(电流方向与正电荷

4、运动方向相同 ,与负电荷运动方向相反)的方向和洛伦兹力方向的关系。(的方向与正电荷所受的洛伦兹力的方向相同 ,与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)洛伦兹力方向的判断左手定那么拇指与其他四个手指垂直 ,且都与掌心在同一平面内磁感线垂直穿入手心 四 指指向正电荷的运动方向 指向负电荷运动的反向大拇指所受洛伦兹力的方向 强调：正电荷运动方向应与左手四指指向一致 ,负电荷运动方向那么应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向 ,再用左手定那么判定)。最后学生答复 ,教师总结得出Fv , FB ,F v、B所在的平面。B与v可以垂直 ,可

5、以不垂直。例1一个长螺线管中通有交变电流(电流方向和大小不断变化) ,把一个带电粒子沿管轴线匀速射入管中 ,不计重力 ,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 解析：通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行 ,带电粒子沿磁感线运动时不受洛伦兹力 ,所以一直保持原匀速直线运动状态不变。答案：D。3.洛伦兹力的大小磁场对通电导线能产生安培力的作用 ,当磁场方向与电流方向垂直时=BIL ,而电流就是电荷的定向移动形成的 ,那么思考与讨论：磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？某个电荷受到洛伦兹力的大小与什么因素有关？带着问题 ,学生自

6、学课本【思考与讨论】小组讨论探究洛伦兹力的表达式。教师适时进行引导：问题1这段导线中电流I的微观表达式是怎样的？让学生推导后答复。问题2这段导体所受的安培力为多大？学生答 BIL问题3这段导体中含有多少自由电荷数？问题4每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？问题5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 ,那么电荷所受的洛伦兹力大小为多大？讨论结束 ,让学生答复 ,老师板书洛伦兹力的计算公式：当粒子运动方向与磁感应强度垂直时(vB)F洛qvB当粒子运动方向与磁感应强度平行时vBF洛=0当粒子运动方向与磁感应强度方向成时F洛qvBsinF为牛(N) ,q为库伦(C) ,v为

7、米/秒(m/s) ,B为特斯拉(T)最后 ,通过“思考与讨论 ,说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的 ,所以它对运动的带电粒子是不做功的。解决之前两个问题：磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。 某个电荷受到洛伦兹力的大小与什么因素有关？某个电荷洛伦兹力的大小与电荷运动速度及磁场有关。例2关于安培力和洛伦兹力 ,下面的说法正确的选项是( )A安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B安培力和洛伦兹力 ,其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C这两种力都是效果力 ,其实并不存在 ,原因是不遵守牛顿第三定律 D

8、安培力对通电导体能做功 ,洛伦兹力对运动电荷不能做功 解析：电流是电荷的定向移动 ,安培力是磁场对导体内定向移动电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现 ,洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直 ,所以不能对运动电荷做功；而安培力作用在导体上 ,可以让导体产生位移 ,因此能对导体做功。这两种力是同一性质的力 ,同样遵守牛顿第三定律 ,反作用力作用在形成磁场的物体上 ,选项B、D正确。突破反思?运动电荷在磁场中受到的力?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 ,对现象猜测理论推导实验验证等科学研究方法有一定的根底 ,本节课通过实验创设各种问题