高二物理选修3-1 研究洛伦兹力
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高二物理选修3-1 研究洛伦兹力
教学维目标：
1、知识与技能
⑴通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
⑵理解洛仑兹力对运动电荷不做功。
⑶了解速度选择器。
2、过程与方法
通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛仑兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。
对比安培力与洛仑兹力，从理论上导出洛仑兹力公式，认识科学探究方法的多样性。
3、情感、态度与价值观
由实验观察得知洛仑兹力的存在，培养实事求是的科学态度。
由理论推导得出洛仑兹力大小的公式，培养严密推理的科学作风。
【教学重点、难点】：
1．洛伦兹力方向的判断方法——左手定则和洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。
2．因电荷有正、负两种，在用左手定则判断不同的电荷受到的洛伦兹力方向时，要强调四指所指方向应是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向。
教学过程：
【教学过程】：
一、预习提纲：
⑴安培力的方向判定：
⑵安培力的大小：F= （清楚各个物理量的含义）
⑶电流的定义：
⑷电流的方向：
⑸电流强度大小的计算：定义式：I= 微观表达式：I=
⑹洛伦兹力的定义：
⑺要探究洛伦兹力你觉得需要哪些实验器材？
⑻实验过程你需要记录哪些数据？怎么设计记录表格？
⑼发挥你的猜想，你觉得实验的结果会是怎样？
二、课堂教学：（第一课时）
【教师】：演示一个通电导线垂直放入磁场中和一个一样的但没有通电的导线也放入磁场中，要求学生注意观察实验现象。教师提问：哪个导线被磁场排斥（或吸引？为什么？
【学生】：通电导线，原因是有安培力。
【教师】：磁场为什么会对通电导线有力的作用？这个力是不是作用在运动电荷上的？如果是，大小等于多少？方向如何判断？
【学生】：猜想：磁场对运动电荷有力的作用。
【教师】要完成实验，你需要做哪些器材？根据学生的回答，最后教师介绍电子射线管。
【学生】做实验，记录现象。
【教师】在学生实验过程中指导，帮助。
洛伦兹力方向判定（教师建议用以下表格做记录，也可自己设置表格）
实验次数 电荷极性 运动方向 电流方向 磁场方向 洛伦兹力方向
1
2
3
【学生】总结实验，得出洛伦兹力方向的判定方法。
【教师】洛伦兹力对运动电荷会做功吗？
【学生】由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。
【师生共探】：速度选择器：教师课件演示，学生观察分析。定性分析解度选择器的原理。（课本87页例题1）
课堂针对性练习：
1．判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向
2．依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
3．在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中不正确的是：（ ）
A、只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同
B、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向
C、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功；
D、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变
4.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图3-36所示，则( ).
A．电子将向右偏转，速率不变
B．电子将向左偏转，速率改变
C．电子将向左偏转，速率不变
D．电子将向右偏转，速率改变
5（广东07年高考理科基础）如图6，在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会
图6
A.向上偏转 B.向下偏转
C.向纸内偏转 D.向纸外偏转
第二课时：
【教师】我们谈到一个力，知道了方向和作用点还要知道什么？（力的三要素）
【学生】力的大小。
【教师】那么洛伦兹力的大小怎么来计算？
【学生】根据前面的知识，和教师的提示自己推导计算公式。
【师生共探】洛伦兹力的大小推导，按下列过程写出各问题的物理量
假设：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每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，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
问题1：这段导线中电流I的微观表达式是多少？I=
问题2：这段导体所受的安培力为多大？F=
问题3：这段导体中含有多少自由电荷数？N=
问题4：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多少？f=
以上问题结论都有学生自己得出。 图3-36 例题：1．已知一质子以5×107m/s的速度垂直射入磁感应强度B=2T的匀强磁场中，质子受的洛仑兹力为多大？ （学生探究完洛伦兹力大小计算就练习）
解答过程：
【师生共探】：速度选择器：教师课件演示，学生观察分析。定量分析度选择器的原理，用途。（课本87页例题1）
