1、35 磁场对运动电荷的作用 一、教材分析 洛仑兹力的方向是重点，实验结合理论探究洛仑兹力方向，再由安培力的表达式推导出洛 仑兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一 过程。 二、教学目标： （一）知识与技能 1、理解洛伦兹力对粒子不做功. 2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆 周运动. 3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答 有关问题. 知道质谱仪的工作原理。 4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途 。 （二）过程与方法 通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合
2、场（电场、磁场）中的问题. 培养学生的分析推理能力. （三）情感态度与价值观 通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。 三、教学重点难点 重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分 析有关问题. 难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动. 四、学情分析 本节是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，还是力学分析中重要的 一部分。学好本节，对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题， 有很大的帮助。 五、教学方法 实验观察法、逻辑推理法、讲解法 六、课前准备 1、学生的准备：认真预习课本及学案内容 2、教师的准备：
3、多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学 案 演示实验 七、课时安排： 1 课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 （二）情景引入、展示目标 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=4.010-2 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。 演示实验用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用
4、。 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。 （三）合作探究、精讲点播 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
5、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
6、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。 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 qvBnLSBInLSF安洛 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 ，则电荷所受 的洛伦兹力大小为 si洛 上式中各量的单位： 洛F 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
7、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 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=3106 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 3.54 中，如图所示
8、： （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，进一步了解显像管的工作过程。 （四）反思总结、当堂检测 （五）发导学案、布置作业 完成 P103“问题与练习”第 1、2、5 题。书面完成第 3、4 题。 九、板书设计 1、洛伦兹力的方向：左手定则 2、洛伦兹力的大小： sinqvBF洛 3、电视显像管的工作原理 十、教学反思 “思考与讨论”在课堂上可组织学生开展小组讨论，根据线索的实际情况灵活铺设台 阶，让不同层次的学生在讨论中有比较深刻的感受，然后通过交流发言得出正确结论。
