高中物理課堂教學教案       年   月    日

課 題

§ 3. 5磁場對運動電荷的作用力   

新授課

2課時

教   學  目   標

（一）知識與技能

1、知道什么是洛倫茲力。

2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。

3、掌握洛倫茲力大小的推理過程。

4、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。

5、了解電視機顯像管的工作原理。

（二）過程與方法

通過洛倫茲力大小的推導過程進一步培養(yǎng)學生的分析推理能力。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法：“推理―假設―實驗驗證”

教學重點、難點

教學重點

1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。

2、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。

教學難點

1、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。

2、洛倫茲力方向的判斷。

教 學 方 法

實驗觀察法、講述法、分析推理法

教  學 手 段

   電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片

                 教學活動

（一）引入新課

（復習提問）前面我們學習了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：

（1）如圖，判定安培力的方向

若已知上圖中：B=4.0×10^-2 T，導線長L=10 cm，I=1 A。求：導線所受的安培力大小？

（2）電流是如何形成的？     電荷的定向移動形成電流。

磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么？

這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。

［演示實驗］用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。如圖3.5-1

說明電子射線管的原理：

從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。

實驗現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。

分析得出結論：磁場對運動電荷有作用。

（二）進行新課

1、洛倫茲力的方向和大小

運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。

方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，大拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。

如果運動的是負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。

 課堂訓練

1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。

  甲                    乙                 丙             丁

下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關系。如圖所示。

結論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。

洛倫茲力的大小

若有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的磁場中。

這段導體所受的安培力為         F_安=BIL

電流強度I的微觀表達式為       I=nqSv

這段導體中含有自由電荷數(shù)為     N=nLS。

安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為

當運動電荷的速度v方向與磁感應強度B的方向不垂直時，設夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小為              

上式中各量的單位：

為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）

思考與討論：

同學們討論一下帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？

教師引導學生分析得：

洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此

洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。

課堂訓練

2、電子的速率v=3×10⁶ m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？

3、、來自宇宙的質子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質子在進入地球周圍的空間時，將_______

A．豎直向下沿直線射向地面                   B．相對于預定地面向東偏轉

C．相對于預定點稍向西偏轉                   D．相對于預定點稍向北偏轉

2、電視顯像管的工作原理

 在圖3.5－4中，如圖所示：

（1）要是電子打在A點，偏轉磁場應該沿什么方向？    垂直紙面向外

（2）要是電子打在B點，偏轉磁場應該沿什么方向？    垂直紙面向里

（3）要是電子打從A點向B點逐漸移動，偏轉磁場應該怎樣變化？

先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。

學生閱讀教材，進一步了解顯像管的工作過程。

課堂訓練

1、關于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應強度B及粒子速度v三者之間的關系，下列說法中正確的是

A．F、B、v三者必定均保持垂直

B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v

C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v

D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B

2、如圖所示的是磁感應強度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關系圖（其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直）。其中正確的是

3、如圖所示，勻強磁場方向水平向里，勻強電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則

A．若電子從右向左飛入，電子也沿直線運動

B．若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉

C．若電子從右向左飛入，電子將向下偏轉

D．若電子從左向右飛入，電子也沿直線運動

4、一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計重力影響），粒子將在管中

A．做圓周運動                                                      B．沿軸線來回運動

C．做勻加速直線運動                                       D．做勻速直線運動

學 生 活 動

學生：觀察實驗現(xiàn)象

學生閱讀教材相關內容，思考并回答問題

作   業(yè)

完成P₁₀₃“問題與練習”第1、2、5題。書面完成第3、4題。

板   書   設   計

         教學過程中字體加粗部分為板書

教 學 后 記