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第2节磁场对运动电荷的作用力
导学案
【学习目标】
1.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。
2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程,体会模型建构与演绎推理的方法。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。
【学习重难点】
1、教学重点:洛伦兹力方向的判断和大小计算;
2、教学难点:洛伦兹力计算公式的推导过程。
【知识回顾】
一、安培力的方向
1.安培力:通电导线在磁场中受的力。
2.左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心
垂直进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I所决定的平面。
二、安培力的大小
1.垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线,当通过的电流为I时,它所受的安培力F=IlB。
2.当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时,导线所受安培力为0。
3.当磁感应强度B的方向与导线成θ角时,导线所受安培力F=IlBsin_θ。
【自主预习】
一、洛伦兹力的方向
1.洛伦兹力的定义
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
2.洛伦兹力的方向
(1)判断方法:左手定则。
(2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁
感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时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,如图所示。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向
相反。
二、洛伦兹力的大小
1.电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,则F=qvB。
2.当电荷沿磁场方向运动(即v与B的夹角θ=0或v∥B)时,F=0。
3.当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时,F=qvBsin_θ。
三、电子束的磁偏转
1.显像管的构造:电子枪、偏转线圈和荧光屏。
2.显像管的原理
(1)电子枪发射电子。
(2)电子束在磁场中偏转。
(3)荧光屏被电子束撞击发光。
3.扫描:在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在不断变化,使得电子束打在
荧光屏上的光点不断移动,这在显示技术中叫作扫描。
【课堂探究】
【新课导入】
电视机是一种必备的家用电器,电视机显像原理是电子流撞击荧光屏,使之发亮而产生图像,请欣赏电视
机显像管结构及显像管原理示意图。
电视机显像管中的电子只是细细的一束,为什么能使整个屏幕发光?
学生提出自己的猜想。
磁场对通电导线有作用力,电流是如何形成的,你有什么启发?
磁场可能对运动电荷有力的作用。
如何用实证?
磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力。
洛伦兹力大小和方向有什么规律?
学生根据预习或已学知识回答问题。
【新课教学】
任务一、洛伦兹力的方向
(一)洛伦兹力方向有什么规律
请你结合以前所学知识,你认为洛伦兹力方向有什么规律?
猜想:磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力,洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实证这一猜想?
学生观看视频或做实验。
梳理实验现象:
实验表明:洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
(二)左手定则
伸开左手,使拇指和其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向
正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向,这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方
向。
(三)洛伦兹力的特点
F既与B垂直又与v垂直,即垂直于B和v所确定的平面,但B与v不一定垂直洛伦兹力对物体的运动
能起到什么作用?
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向,不改变粒子速度的大小。
任务二、洛伦兹力的大小
(一)洛伦兹力的大小
你能根据洛伦兹力与安培力关系,尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦
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