35磁场对运动电荷的作用力(修改稿).DOC

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35磁场对运动电荷的作用力(修改稿)

第五节、磁场对运动电荷的作用力 教学目标 (一)知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力。 2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向,理解洛伦兹力对电荷不做功。 3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 4、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。 5、了解电视机显像管的工作原理。 (二)过程与方法 通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。 (三)情感、态度与价值观 让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证” 教学重点 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 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。 教学难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法 教学手段 电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片 教学过程 (一)引入新课 前面我们学习了磁场对电流的作用力,下面思考两个问题: (1)如图,判定安培力的方向 若已知上图中:B=4.0×10-2 T,导线长L=10 cm,I=1 A。求:导线所受的安培力大小? (2)电流是如何形成的? 电荷的定向移动形成电流。 磁场对电流有力的作用,电流是由电荷的定向移动形成的,大家会想到什么? 这个力可能是作用在运动电荷上的,而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。[来源:Z.xx.k.Com] [演示实验]用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1 说明电子射线管的原理: 从阴极发射出来电子,在阴阳两极间的高压作用下,使电子加速,形成电子束,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。 实验现象:在没有外磁场时,电子束沿直线运动,将蹄形磁铁靠近阴极射线管,发现电子束运动轨迹发生了弯曲。 分析得出结论:磁场对运动电荷有作用。 (二)进行新课 1、洛伦兹力的方向和大小 运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。 方向(左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面内,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么,大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 如果运动的是负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向,那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 思考: 1、试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。 甲 乙 丙 丁 下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。 结论:F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直,可以不垂直。 洛伦兹力的大小 若有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电量为q,定向移动的平均速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。 这段导体所受的安培力为 F安=BIL 电流强度I的微观表达式为 I=nqSv 这段导体中含有自由电荷数为 N=nLS。[来源:学科网] 安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力,这段导体中含有的自由电荷数为nLS,所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为 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θ,则电荷所受的洛伦兹力大小为 [来源:Zxxk.Com] 上式中各量的单位: 为牛(N),q为库伦(C),v为米/秒(m/s),B为特斯拉(T) 思考与讨论: 同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功? 教师引导学生分析得: 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向,因此[来源:Z。xx。k.Com] 洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,所以洛伦兹力对电荷不做功。 思考: 2、电子的速率v=3×106 m/s,垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大? 3、、来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将_______ A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地面向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转 2、电视显像管的工作原理 在图3.5-4中,如图所示: (1)要是电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向? 垂直纸面向外 (2)要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向? 垂直纸面向里 (3)要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化? 先垂直纸面向外并逐渐减小,然后垂直纸面向里并逐渐增大。 学生阅读教材,进一步了解显

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