磁场对运动电荷的作用力 讲义-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

教学设计上课时间：年月日题课选择性必修二第一章第2节：磁场对运动电荷的作用力课型新课时2教学目标通过实验，认识洛伦兹力，能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小，了解洛伦兹力在生产生活中的应用。经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，体会模型构建与演绎推理的方法。经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程，进一步体会矢量分析的方法。3.了解显像管的基本构造及工作的基本原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。学习重点洛伦兹力的方向、大小学习难点体会模型构建与演绎推理的方法、用左手定则判定洛伦兹力的方向教学过程教学环节（含备注）教学内容引入新课一.新课引入如果电视机荧光屏上没有图像,只有一条水平亮线,故障可能出在哪里?:展示极光图片。神奇美丽的极光是如何形成的？通过本节课的学习，将有助于同学们弄清以上问题。上节课学习了“磁场对通电导线的作用力”，知道磁场对电流有力的作用，而电荷的定向移动形成电流，那么，磁场对电流的作用会不会是对运动的电荷作用的宏观体现呢？（只让学生思考）带着这个问题开始本节课的学习

“磁场对运动电荷的作用力”。（写课题）二.新课教学1、洛伦兹力的方向（播放视频）(1)介绍实验仪器，将高压加在阴极射线管两端，将蹄形磁铁靠近阴极射线管（2）实验现象：没磁场——直线，有磁场——运动轨迹弯曲，改变磁场方向——电子束向相反的方向弯曲（3）结论1：磁场对运动的电荷有作用力；（这些现象说明电子在运动过程中受到磁场对它的作用力，电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。这个现象由荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现，为了纪念他就把这种力称为洛伦兹力。）形成概念：运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。那么洛伦兹力和安培力之间存在怎么样的关系呢？讨论推理：安培力与洛伦兹力关系（演示动画）在磁场中的通电导线会受到安培力的作用，导线必须有电流通过才有可能受到安培力，而电流是由电荷的定向移动形成的，导线中每一个定向移动的电荷都会受到洛伦兹力的作用，所以洛伦兹力的矢量和就是安培力，公式表达那就是F安=N·F洛。也可以说洛伦兹力是安培力的微观本质，而安培力是洛伦兹力的宏观表现。即通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。刚才的实验中运动轨迹发生了弯曲，根据曲线运动的条件，可知并洛伦兹力的方向与电子的运动方向并不在同一条直线上，导致了电子运动方向变化。结论2：磁场方向变化，电子受力方向变化；结论3：磁场方向与洛伦兹力方向有关有何关系呢？如何判定？（4）推理猜想：安培力方向的判定用左手定则，洛伦兹力也用左手定则；四指指向电流方向，电流方向与正电荷定向运动方向相同，则四指指向正电荷运动方向，负电荷运动方向的反方向；拇指指向安培力方向，而安培力又是洛伦兹力的宏观表现，则拇指指向洛伦兹力方向（5）实验验证（6）形成结论：左手定则掌心→磁感线进入四指→正电荷方向拇指→正电荷受力方向（7）练习巩固（教材第10页练习2）2、探究洛伦兹力大小的计算公式导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为F=BIL。在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向也与磁场方向垂直。既然安培力是洛仑兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛仑兹力表达式呢？（1）设立情景（课件展示教材图1.2-3）（2）明确各字母代表的物理意义（3）讨论1：q与I关系（I=nqvS)（4）讨论2：L长导线受到的安培力(F安=BIL=BnqvSL)（5）讨论3：安培力与洛伦兹力关系式(F安=NF洛=nSLF洛)（6）结论：洛伦兹力公式F洛=qvB（7）讨论4：适用条件——v与B垂直（8）讨论５：v与B平行——电荷不受洛伦兹力（9）讨论６：v与B夹角为θ很简单，只需要将v这样正交分解。垂直于v的分量等于vsinθ，平行于v的分量等于vcosθ，平行于v的分量不产生洛伦兹力，只有垂直于v的分量产生洛伦兹力。把它乘上F洛=qvB，就得F洛=qvBsinθ当θ=0时，v与B平行，Ｆ＝０洛伦兹力最小；当θ=90时，v与B垂直，inθ=1，也就是前面说的两者垂直：F洛=qvB洛伦兹力最大。洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，对电荷不做功。3.电子束的磁偏转电视显像管应用了电子束的磁偏转的原理(课件展示教材图1.2-7)讨论：洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。展示显像管图片：介绍显像管。显像管中有一个电子枪，工作时它能发射高速电子。撞击荧光屏，就能发光。可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，要使整个荧光屏发光，就要靠磁场来使电子束偏转了。思考与讨论要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？（垂直纸面向外，注意四指的方向）（2）要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？（垂直纸面向里）（3）要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？三.例题讲解（见课件，教材11页第3题）四.课堂总结（见板书设计）五.课后作业：（导学案）板书设计磁场对运动电荷的作用力1.磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力2.安培力是洛伦兹力的宏观表现；洛伦兹力是安培力的微观本质。3.洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于，v和B所组成的平面。但是B与v不一定垂直。掌心→磁感线进入4.左手定则四指→正电荷方向拇指→正电荷受力方向5.洛伦兹力大小：Ｆ=qvBsinθ（1）v与B平行时：θ＝０，Ｆ＝０洛伦兹力最小（２）v与B垂直时：θ＝９００，Ｆ＝qvB洛伦兹力最6.洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。课后反思①学生通过电流与电荷的关系，很容易理解安培力与洛伦