35磁场对运动电荷的作用力（修改稿）.DOC

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