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2019-2020年高中物理 磁場對運動電荷的作用教案 人教版二冊 一、教學目標 1．通過實驗掌握左手定則，并能熟練地用左手定則判斷磁場對運動電荷的作用力——洛侖茲力的方向。 2．理解安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。 3．根據(jù)磁場對電流的作用和電流強度的知識推導洛侖茲力的公式f=Bqv，并掌握該公式的適用條件。 4．熟練地應用公式f=Bqv進行洛侖茲力大小的計算。 二、重點、難點分析 1．重點是洛倫茲力方向的判斷方法——左手定則和洛倫茲力大小計算公式的推導和應用。 2．因電荷有正、負兩種，在用左手定則判斷不同的電荷受到的洛倫茲力方向時，要強調(diào)四指所指方向應是正電荷的運動方向或負電荷運動的反方向。 3．洛倫茲力計算公式的推導是難點之一，這要從概念上講解清楚。 三、教 具：感應圈、低壓直流電源（學生電源或蓄電池）、陰極射線管，蹄形永久磁鐵、導線若干。 四、教 法：實驗演示、多媒體輔助教學 五、教學過程 （一）引入新課 1．設問：我們已經(jīng)掌握了磁場對電流存在力的作用、安培力的產(chǎn)生條件和計算方法，那么磁場對運動電荷是否也有力的作用呢？（回答：有。） 2．實驗：演示電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)，讓同學注意當改變磁場方向時，電子束的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變。 　　　 （二）進行新課 1．洛倫茲力（板書） 通過上述實驗，讓學生思考：電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗現(xiàn)象揭示了什么？ 定義：磁場對運動電荷存在著力的作用，我們把它稱做洛倫茲力。 2．洛倫茲力產(chǎn)生的條件（板書） 通過實驗，師生共同得出。 結(jié)論：電荷電量q≠0，電荷運動速度v≠0，磁場相對運動電荷速度的垂直分量B⊥≠0，三個條件必須同時具備。在這里教師進一步強調(diào)，當運動電荷垂直進入磁場時受到磁場力的作用最大，教材只要求學生掌握這種情況。 3．洛倫茲力方向的判斷：（板書） 進一步觀察電子束垂直進入磁場時的偏轉(zhuǎn)，并改變磁場方向。在黑板上作圖表示，讓同學找出一種判斷方法。也可聯(lián)系安培力方向的判斷推理確定洛倫茲力方向的判斷方法——左手定則。 結(jié)論：洛倫茲力的方向判斷也遵循左手定則。 4．洛倫茲力的大?。ò鍟? 師生共同討論得出。 提問：（1）如何用（單位體積內(nèi)含的運動電荷數(shù)n，每個電荷電量為q，電荷的平均定向移動速率是v，導線的橫截面積是S）n、q、v、S來表示通電導線中的電流強度I？ 教師畫圖點撥，學生自己討論得出：I＝　　　?、? （2）如何從合力的觀點出發(fā)用洛倫茲力f來表達安培力F的值？（當通電導線垂直于磁場時） 教師點撥，學生自己討論得出： F=LIB=Nf……②（N為導線中電荷總數(shù)） （3）讓學生自己根據(jù)上面二個式子推出一個運動電荷垂直于磁場方向運動時受到的洛倫茲力的大小。 ①代入②式：LnvSqB=Nf N=nLS 　　　f=Bqv （4）提問：f=Bqv的適用條件是什么？ 答：當電荷q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它所受的洛倫茲力f=Bqv。 （三）小結(jié) 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。當運動電荷q以速度v垂直進入磁感應強度為B的磁場中，它受到的洛倫茲力f=Bqv。洛倫茲力的方向由左手定則來判斷。 當電荷運動速度平行于磁場方向進入磁場中，電荷不受洛倫茲力作用。 （四）課堂練習 1．如圖所示，運動電荷電量為q=210-8C，電性圖中標明，運動速度v=4103m／s，勻強磁場磁感應強度為B=0.5T，求電荷受到的洛倫茲力的大小和方向。 可以讓六位同學上黑板上每人演算一小題，寫出公式計算洛倫茲力的大小，并標明電荷受力方向。 2．當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則 [ ] A．帶電粒子速度大小改變；　　B．帶電粒子速度方向改變； C．帶電粒子速度大小不變；　　　D．帶電粒子速度方向不變。 （五）布置作業(yè)：把練習三（課本P179）（1）－（3）做在課本上 六、教學說明 1．本節(jié)教材的重點是洛倫茲力產(chǎn)生的條件，洛倫茲力的大小和方向，難點是公式f=Bqv的推導，為突出重點和難點，該節(jié)內(nèi)容不涉及帶電粒子在磁場中的運動軌跡等問題。 2．嚴格說，洛倫茲力的大小等于電荷電量q、電荷速率v、磁感應強度B以及v和B間夾角θ的正弦sinθ的乘積。當電荷運動速率方向與磁場方向垂直時，電荷受洛倫茲力最大，f=Bqv；當電荷運動方向與磁場方向一致時，電荷受洛倫茲力最小，等于零。因教材只要求學生掌握后兩種情況的判斷和計算，所以教案中只推導出θ=90時的洛倫茲力f=Bqv。 3．洛倫茲力屬于微觀力學范疇，充分利用實驗讓學生從感性知識入手，激發(fā)學生的興趣，在講解重點知識時，分步運用觀察實驗、提問、思考、講解、推導等手段，讓同學在積極參與的過程中理解和掌握本節(jié)知識內(nèi)容。