大单元教学设计1.2 磁场对运动电荷的作用力 人教版高中物理选择性必修第二册.docx

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第一章安培力与洛伦兹力

第2节磁场对运动电荷的作用力

教材分析:

本节课程是安培力知识的一个深入阐述,它不仅延续了上一节的内容,同时也为接下来的课程《电荷在匀强磁场中的运动》打下了坚实的基础。此外,本节所学的知识在以后的综合问题中也会频繁涉及到,如洛伦兹力与电场力等其他力的综合分析。近年来,高考题目中常常以大题的形式出现,这也足以证明了这个主题的重要性。

首先,我们来回顾一下安培力的基本概念和公式。然后,通过大量的实例和图解,深入理解安培力在实际问题中的应用。接着,我们将探讨电荷在匀强磁场中的运动规律,了解磁场对电荷的作用力和运动轨迹的影响。此外,我们还将探讨洛伦兹力与其他力的综合情况,如电流在磁场中的受力分析,以及电荷在复合场中的运动规律。

在课程的实践中,我们将通过丰富的例题和习题来巩固所学知识,提高解题能力。同时,我们也会学习如何将所学知识应用到实际问题中,解决实际问题。通过这样的学习,我们将全面掌握安培力、洛伦兹力以及电荷在磁场中的运动等知识点,为未来的学习打下坚实基础。

总之,本节课程的重要性不言而喻。在接下来的学习中,我们要认真学习,深入理解,不断提高自己的理论水平和实践能力。只有这样,我们才能在高考中取得好成绩,为未来的科学家和工程师之路奠定基础。所以,请大家务必重视这个主题,认真学习和掌握相关知识。

目标与素养:

物理观念:知道什么是洛伦兹力,会利用左手定则判断洛伦兹力的方向;知道洛伦兹力与安培力的关系

科学思维:探讨洛伦兹力大小的推导过程,感悟从宏观到微观的思维跨越。

科学探究:经历理论推导洛伦兹力大小的过程,启发学生主动思考,培养学生的逻辑思维能力和探究能力。

科学态度与责任:引导学生进一步学会观察、分析、推理,培养学生的科学思维和研究方法。

重难点:

1、教学重点:探究得出洛伦兹力的方向和大小的过程

2、教学难点:洛伦兹力方向、大小的得出及计算。

教学用具:

电子射线管、高压电源、磁铁、电视机、分压电路、多媒体、教学展示图片等

教学过程:

一、新课引入

思考:1、电流是电荷的定向运动形成的。在导体中,自由电子受到外部电场的作用,发生定向移动,从而形成电流。电流的方向通常被定义为正电荷的流动方向,但实际上,电流是由负电荷(自由电子)的移动引起的。

2、导体中运动电荷会受磁场力的作用吗?

师:磁场确实对运动电荷产生作用力。运动电荷所受到的磁场力与电流的方向和磁场的方向有关。当电流通过导线时,导线内的运动电荷会受到磁场力的作用,从而使导线受到磁场的作用力。这一现象在电磁学领域具有重要意义。

师:演示磁场对运动电荷的作用力,

实验观察

在连接高压电源的阴极射线管中,阴极释放出电子。这些电子经过狭缝后,汇聚成一片扁平的电子束。该电子束在荧光板上扫描,呈现出其径迹。实验演示表明,阴极射线管内的电子束在磁场作用下产生偏转。

板书:磁场对运动电荷的作用力

一.洛仑兹力的方向

1.定义:磁场对运动电荷的作用力

板书:运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛仑兹力。

方向:

由左手定则判断

运动的电荷在磁场中受到的洛仑兹力的方向,与运动方向与磁感应强度方向都垂直。

洛仑兹力的方向可以用左手定则判定,伸开左手,让拇指与其任四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中受到的洛仑兹力的方向;

练:试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向。

3、特点:

1、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关

2、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,洛仑兹力对运动电荷不做功

二.洛仑兹力的大小

思考与讨论

安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现

安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力

师: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?

思考与讨论

如何由安培力的表达式推导出洛仑兹力表达式?建议你沿以下逻辑线索思考。

设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v,单位体积内的粒子数为n。算出图一段导线中的粒子数,这就是在时间t内通过横截面S的粒子数。粒子的电荷量记为q,由此可以算出q与I的关系。

写出这段长为vt的导体受的安培力F安。

求出每个粒子受到的力,它等于F洛。这时,许多中间量,如S、v、t等都不应出现。

推导时仍然可以认为做定向运动的电荷为正电荷,所以结果具有普遍性。

导线中的电流I=nqsv

所受到的安培力FA=BIL=BnqsvL

运动电荷的总数N

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