磁场对运动电荷的作用教学设计
- 格式:doc
- 大小:1.08 MB
- 文档页数:4
磁场对运动电荷的作用教案一、教学目标1. 让学生了解磁场对运动电荷的作用原理,掌握洛伦兹力的概念。
2. 能够运用洛伦兹力公式分析磁场对运动电荷的作用。
3. 培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 磁场对运动电荷的作用原理2. 洛伦兹力的概念及公式3. 洛伦兹力方向的确定4. 洛伦兹力与电荷运动方向的关系5. 洛伦兹力在现实生活中的应用三、教学重点与难点1. 重点:磁场对运动电荷的作用原理,洛伦兹力的概念及公式。
2. 难点:洛伦兹力方向的确定,洛伦兹力与电荷运动方向的关系。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解磁场对运动电荷的作用原理、洛伦兹力的概念及公式。
2. 采用互动法,引导学生讨论洛伦兹力方向的确定和洛伦兹力与电荷运动方向的关系。
3. 采用案例分析法,分析洛伦兹力在现实生活中的应用。
五、教学步骤1. 引入:通过实例介绍磁场对运动电荷的作用,引发学生兴趣。
2. 讲解磁场对运动电荷的作用原理,阐述洛伦兹力的概念。
3. 推导洛伦兹力公式,解释各参数含义。
4. 分析洛伦兹力方向的确定,引导学生运用右手定则。
5. 讨论洛伦兹力与电荷运动方向的关系,引导学生运用物理学知识解决实际问题。
6. 总结本节课内容,布置课后作业。
7. 课堂小结,强调磁场对运动电荷的作用在现实生活中的应用。
8. 课后作业:(1)复习本节课内容,巩固知识点。
(2)运用洛伦兹力公式分析实际问题,如电子在磁场中的运动、质子加速器等。
(3)搜集相关资料,了解磁场对运动电荷的作用在其他领域的应用。
六、教学活动1. 小组讨论:让学生分组讨论洛伦兹力在现实生活中的应用,如粒子加速器、磁悬浮列车等,每组选一个案例进行详细分析。
2. 课堂展示:各小组派代表进行课堂展示,分享他们的讨论成果。
3. 教师点评:对各小组的展示进行点评,给予肯定和指导。
七、课堂练习1. 填空题:(1)洛伦兹力的公式为_______。
(2)洛伦兹力的方向由_______和_______决定。
磁场对运动电荷的作用力教案一、教学目标1.在物理知识方面的要求:①了解什么是洛仑兹力。
②明确通电导线在磁场中的受力是其中运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的宏观体现。
③掌握判断洛仑兹力方向的法则。
④能够推导计算洛仑兹力大小的公式(f=qvBsinθ)。
2.通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况,借此培养学生观察能力、分析问题的能力。
3.引导学生用分析、猜想、实验(观察)、理论验证的科学方法探求新知识,增强他们的能力。
二、重点、难点分析1.重点使学生理解安培力产生的根本原因是运动粒子在匀强磁场中受到洛仑兹力的作用,并掌握计算洛仑兹力的大小、判断洛仑兹力方向的方法。
2.推导洛仑兹力大小的计算公式(f=qvBsinθ)有些抽象,学生不易认识和理解,是教学的难点,应加以注意。
三、教具感应圈、机械效应阴极射线管、直进阴极射线管、马蹄形磁铁。
四、主要教学过程(一)复习引入新课如图1所示,AB导体杆的两端分别用细线悬挂于O1、O2两点,AB导体杆处于竖直向下的匀强磁场中。
提问:当开关闭合时,原本处于静止状态的导体杆状态将如何?通电直导线在垂直于自身的匀强磁场中会受到安培力的作用。
依据左手定则,AB导体杆受到一个垂直黑板向外的安培力,因此AB导体杆将向黑板外的方向运动。
(二)教学过程设计1.分析那么,安培力产生的本质原因是什么呢?开关的闭合与断开关系到导体杆是否受到安培力。
开关的闭合与断开到底有什么本质上的不同?开关闭合后,AB中有定向移动的电荷,此时AB导体杆受到安培力。
开关断开后,AB中没有定向移动的电荷,AB导体杆不受安培力。
2.猜测运动电荷在磁场中会受到磁场力,安培力是大量运动电荷所受到的磁场力的宏观体现。
3.实验(观察)实验目的是检验我们的猜测。
因此,必须先提供运动电荷和磁场。
此外,如何显示带电粒子的运动也是需要认真考虑的问题。
解决方案:感应圈产生高压,加在机械效应阴极射线管上可观察到叶轮发光并转动。
磁场对运动电荷的作用引导学生探究的教案引言磁场对于我们人类来说是一个十分神奇的物理现象,它在日常生活和科学研究中扮演着非常重要的角色。
我们不能直接感受到磁场的存在,但是它对于各种物理和化学现象的影响是十分显著的。
而磁场对运动电荷的作用则是一个核心的研究问题。
本文将介绍一份能够引导学生探究磁场对运动电荷的作用的教案。
这份教案可以帮助学生更好地理解磁场的本质和磁场对于运动电荷的影响。
教学目标通过本课的学习,学生们将能够掌握以下知识和技能:1.理解磁场的物理本质以及磁感线的性质。
2.了解运动电荷在磁场中的受力情况。
3.掌握洛伦兹力的公式以及它的物理意义。
4.掌握磁场对电荷圆周运动的影响。
5.利用实验方法验证磁场对运动电荷的作用。
6.分析实验结果并从中总结出磁场对运动电荷的作用规律。
教学过程引导学生理解磁场的物理本质和磁感线的性质。
1.引导学生思考什么是磁场和磁感线,以及它们的物理本质是什么?2.让学生使用良好的实验或模拟软件,观察和探究磁感线的性质和分布规律,以及磁场对物体的作用。
特别是,学生们需要学习磁场的矢量表示法,明确磁场是由一个矢量场来描述,并能够用矢量表示法推导出洛伦兹力的公式。
引导学生了解运动电荷在磁场中的受力情况。
1.尝试让学生通过观察实验或模拟软件中的电荷在磁场中的运动,了解电荷在磁场中会受力的情况,以及这些力的性质和方向。
2.让学生用数学语言和公式来描述和计算磁场对电荷的力,特别是引导学生掌握洛伦兹力的公式及其物理意义,即 F = q v x B。
引导学生掌握磁场对电荷圆周运动的影响。
1.让学生通过实验或模拟软件来研究磁场对电荷的圆周运动的影响。
2.引导学生分析实验或模拟结果,并从中总结出磁场对电荷的圆周运动的影响规律,即:磁场可以改变电子在垂直磁感线的方向上运动的速度,从而导致电子的运动轨道产生向磁场垂直的偏转,从而形成圆周运动或螺旋运动。
这个作用称为磁荷力。
利用实验验证磁场对运动电荷的作用。
物理教案-磁场对运动电荷的作用一、教学目标•了解磁场对运动电荷的作用•掌握磁场对电荷的力的方向和大小计算方法•学会应用右手定则和左手定则解决实际问题二、教学重点•磁场对运动电荷的力的方向和大小计算•右手定则和左手定则的应用三、教学内容3.1 磁场的特点磁场是由磁体或电流产生的,它具有磁力线、磁感应强度等特点。
在磁场中,运动电荷会受到力的作用。
3.2 磁场对运动电荷的作用在磁场中,运动电荷会受到力的作用,力的方向为垂直于磁感应强度和电流方向的方向。
力的大小和电荷的电量、电流的大小、磁感应强度等因素有关。
3.3 理解力的方向根据右手定则和左手定则,可以确定力的方向: - 右手定则:将右手的拇指、食指和中指分别放置在电流方向、磁感应强度方向和力的方向上。
当拇指方向与食指方向垂直时,中指的方向就是力的方向。
- 左手定则:将左手的拇指、食指和中指分别放置在电流方向、磁感应强度方向和力的方向上。
当拇指方向与食指方向垂直时,中指的方向就是力的方向。
3.4 计算力的大小根据洛伦兹力公式,可以计算力的大小:F = q * v * B * sinθ 其中,F为力的大小,q为电荷的电量,v为电荷的速度,B为磁感应强度,θ为速度与磁感应强度的夹角。
四、教学步骤4.1 导入通过提问与学生互动,引发学生对磁场对运动电荷的作用的思考。
4.2 知识讲解讲解磁场对运动电荷的作用的基本概念、力的方向和大小计算方法。
4.3 示例演示通过示例演示,让学生进一步理解磁场对运动电荷的作用。
4.4 练习与讨论通过练习题与学生进行互动,加深对磁场对运动电荷的作用的理解。
4.5 总结总结磁场对运动电荷的作用的要点,并引导学生运用右手定则和左手定则解决实际问题。
4.6 拓展与应用引导学生将所学的知识应用到生活实际中,如磁感应强度的应用、电磁感应的原理等。
五、教学评价通过课堂练习和讨论,检查学生对磁场对运动电荷的作用的理解程度。
可以采用小组合作评价、个人练习评价等方式。
教学目标知识目标1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.能力目标由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.情感目标通过本节教学,培养学生科学研究的方法论思想:即“推理——假设——实验验证”.教学建议教材分析本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向,在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后,让学生深入理解洛伦滋力,学习用左手定则判断洛伦滋力的方向,注意强调:磁场对运动电荷有作用力,磁场对静止电荷却没有作用力.教法建议在教学中需要注意教师与学生的互动性,教师先复习导入,通过实验验证洛仑兹力的存在,然后启发指导学生自己推导公式.理解洛仑兹力方向的判定方向,注意与点电荷所受电场大小、方向的区别.具体的建议是:1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用.2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式.教学设计方案磁场对运动电荷作用一、素质教育目标(一)知识教学点1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.(二)能力训练点由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.(三)德育渗透点通过本节教学,培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育.(四)美育渗透点注意营造师生感情平等交流的氛围,用优美的语音感染学生.在平等自由的审美情境中,使师生的感情达到共鸣,从而培养学生的审美情感.二、学法引导1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用。
2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式。
《磁场对运动电荷的作用》说课稿尊敬的各位评委、老师:大家好!今天我说课的题目是“磁场对运动电荷的作用”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“磁场对运动电荷的作用”是高中物理选修3-1 第三章第五节的内容。
这部分知识是在学生学习了磁场的基本概念、安培力以及左手定则等知识的基础上,进一步研究磁场对运动电荷的作用。
它不仅是对前面知识的深化和拓展,也为后续学习带电粒子在磁场中的运动规律奠定了基础。
本节课的教材内容主要包括洛伦兹力的大小和方向、洛伦兹力的特点以及洛伦兹力的应用等。
通过实验探究和理论推导,让学生理解洛伦兹力的产生条件、大小和方向的判断方法,并能够运用所学知识解决实际问题。
二、学情分析在知识储备方面,学生已经掌握了磁场的基本概念、安培力以及左手定则等知识,具备了一定的逻辑思维能力和分析问题的能力。
但是,对于磁场对运动电荷的作用这一较为抽象的概念,学生理解起来可能会有一定的困难。
在学习能力方面,高二学生已经具备了一定的自主学习能力和探究能力,但是在实验设计和数据处理方面还需要进一步的引导和训练。
在心理特点方面,高二学生对新鲜事物充满好奇心,具有较强的求知欲,但是在学习过程中容易出现注意力不集中、缺乏耐心等问题。
三、教学目标基于以上对教材和学情的分析,我确定了以下教学目标:1、知识与技能目标(1)理解洛伦兹力的概念,掌握洛伦兹力的大小和方向的判断方法。
(2)了解洛伦兹力的特点,能够运用洛伦兹力的知识解释相关现象。
(3)知道带电粒子在匀强磁场中的运动规律,能够解决简单的带电粒子在磁场中运动的问题。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究和理论推导,培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力。
(2)通过运用左手定则判断洛伦兹力的方向,培养学生的空间想象能力和动手操作能力。
(3)通过解决实际问题,培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。
[教学目标]1、通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用(安培力)实质是磁场对运动电荷作用(洛仑兹力)的宏观表现。
2、理解洛仑兹力的方向由左手定则判定,能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB。
3、培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力,使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。
[教学重点]1、由安培力的方向导出判定洛仑兹力方向的判定方法———左手定则。
2、根据安培力的表达式(宏观量)导出洛仑兹力(微观量)的表达式。
[教学难点]建立相关物理模型,导出公式f=qvB。
[教学方法]启发、实验观察结合讲解、讨论。
[教学媒体]阴极射线管、学生低压电源、感应圈(高压)、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投影片、投影屏幕。
[课时课型]一课时、新课。
[教学过程](40分钟)一、课题导入(5分钟左右)1、安培力的启示(导课):磁场对电流具有磁场力的作用(安培力),电流是由于电荷定向运动形成的,由此可猜想:磁场对电流的作用是磁场对运动电荷作用的体现。
2、演示实验、验证猜想:①介绍(简介)阴极射线管及工作原理。
②观察阴极射线(电子束)在磁场中发生明显的偏转现象。
教师提问:这一现象表明什么?师生总结:阴极射线(电子束)在磁场中偏转,说明电子束在磁场中确实受到某种力的作用,这个力就是今天我们要学习的洛仑兹力。
二、新课教学(30分钟左右)(一)洛仑兹力物理学中把磁场对运动电荷的作用力(磁场力)称为洛仑兹力(物理学家洛仑兹最先提出这一观点)。
(二)洛仑兹力的方向1、由安培力的方向导出洛仑兹力方向的特点(1)洛仑兹力的方向跟磁场方向垂直;(2)洛仑兹力的方向跟电荷运动方向垂直。
2、用左手定则确定洛仑兹力的方向(便于记忆)教师示范:伸开左手,使大拇指跟其于四个手指垂直,且处于同一水平面内,将左手放入磁场中,让磁感线从手心穿进,四指指向正电荷的运动方向,那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛仑兹力的方向(在黑板上画出示意图)。
磁场对运动电荷的作用教案教案:磁场对运动电荷的作用一、教学目标:1.了解磁场的概念和性质;2.理解运动电荷在磁场中受到的力和力的方向;3.掌握洛伦兹力的计算方法;4.能够应用洛伦兹力计算运动电荷的轨迹。
二、教学重点:1.理解磁场对运动电荷的作用;2.掌握洛伦兹力的计算方法。
三、教学难点:理解洛伦兹力的方向。
四、教学准备:1.教师准备:教材、黑板、彩色粉笔、投影仪等;2.学生准备:课本、笔。
五、教学步骤:Step1. 导入新课(10分钟)1.出示一幅带有磁场图案的图片,向学生提问:“这是什么?”学生回答:“是一个磁场。
”2.引导学生展开讨论:“磁场是什么?有什么性质?”3.教师依次解释磁场的定义、性质,引导学生认识到磁场是由带电粒子周围的运动电荷产生的,磁场是矢量场,具有方向。
Step2. 磁场对运动电荷的力(20分钟)1.让学生回顾电磁感应过程中的法拉第定律:“当导线受到磁场垂直切割时,产生感应电动势。
”3. 引导学生展开讨论,同学们会认识到运动电荷在磁场中被施加一个力,即洛伦兹力(F=qvBsinθ)。
Step3. 洛伦兹力的方向(30分钟)1.出示一个带有磁场方向的图片,向学生提问:“电荷在磁场中运动时,该如何判断洛伦兹力的方向?”2.引导学生理解右手定则,通过实践演示让学生掌握右手定则的使用方法。
3.利用黑板和彩色粉笔向学生讲解利用右手定则判断洛伦兹力的方向,和草图。
4.引导学生独立完成练习题,检查并纠正错误。
Step4. 洛伦兹力的计算(30分钟)1. 引导学生明确洛伦兹力公式F=qvBsinθ ,其中θ为电荷速度和磁场的夹角。
2.向学生讲解如何计算洛伦兹力,提供实例进行讲解和演示。
3.引导学生独立完成练习题,检查并纠正错误。
Step5. 运动电荷在磁场中的轨迹(20分钟)1.向学生提问:“运动电荷在磁场中的轨迹是什么样子的?”学生回答:“是圆周或螺旋线。
”2.引导学生通过洛伦兹力分析,理解运动电荷在磁场中受到一个向心力,经历圆周或螺旋线运动。
磁场对运动电荷的作用韦祥一、教学目标1.通过实验掌握左手定则,并能熟练地用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力的方向。
2.理解安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3.根据磁场对电流的作用和电流强度的知识推导洛伦兹力的公式F=qvB,并掌握该公式的适用条件。
4.熟练地应用公式F=qvB实行洛伦兹力大小的计算。
二、重点、难点分析1.重点是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。
3.洛伦兹力计算公式的推导是难点之一,这要从概念上讲解清楚。
三、教具感应圈、阴极射线管,蹄形永久磁铁、铁架台,学生电源,开关,线圈、导线若干。
四、课时课型1课时新课五、主要教学过程§引入新课一、复习回忆(3分钟)现在我们做一个实验【演示实验】如下图,把线圈放在一个蹄形磁铁里,使导线跟磁场方向垂直。
演示:当给线圈通电时现象:线圈运动起来问:这现象说明什么?1.磁场对电流有力的作用,这个力称为安培力。
2.电流是如何形成的?电流是因为电荷的定向移动而形成。
问:假如没有运动的电荷,会有这个力吗?答:没有好了,安培力的存有,使我们想到运动电荷在磁场中受到磁场力的作用,其宏观表现就是安培力。
那我们不禁有这样的猜测:磁场对运动的电荷有力的作用吗?让我们通过实验来检验这个猜测。
§新课教学[板书]磁场对运动电荷的作用演示实验,验证猜测:必须明确是运动电荷在磁场中收到磁场力的作用,磁场能够由蹄型此磁铁产生,但更重要是提供离开导体的运动电荷。
问:如何提供离开导体的运动电荷呢?①介绍(简介)阴极射线管及工作原理。
玻璃管已经抽成真空,当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时,阴极会发射电子。
电子在电场的加速下飞向阳极。
挡板上有一个扁平的狭缝,电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束。
第5节磁场对运动电荷的作用力【学习目标】1.知道什么是洛伦兹力.2.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.3.知道洛伦兹力大小的推理过程.4.掌握洛伦兹力大小的计算.【活动过程】活动一:复习——磁场对通电导线的作用1.安培力的方向左手定则 _________________________________________________________________2.安培力的大小 ________________⑴磁感应强度的方向与通电导线平行时:∕/~J⑵磁感应强度的方向与通电导线垂直时:―E⑶磁感应强度的方向与通电导线夹角为。
时,大小_ ---------------方向仍可用定则判定。
---- - ----------对公式F=BI1的理解★只适用匀强磁场★不仅与乐I、1有关,还与放置方式有关★1是有效长度,不一定是导线实际长度例1:将长度为20cm、通有OJA电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T,试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.×ו•B×× ••Θ1・∙Ei XXXB /B ・* ζj_n X V*・∙X(I) (2) (3) (4)(1)F A=N.(2)FB=N.(3)FC=N.(4)FD=N.活动二:洛仑兹力的大小和方向【知识梳理】:1.洛伦兹力的方向:(1)判断方法:用左王定则判定。
注意:四指代表电流方向,即正电荷的运动方面或负电荷运动的反方向.(2)方向特点:FjR F±v i即F垂直决定的平面.(注意8和V可以有任意夹角)例2.试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或粒子运动方向:2.洛仑兹力的大小(DU〃B时,洛仑兹力尸⑵d8时,洛仑兹力户⑶片O时,洛仑兹力片例3.如下图所示,粒子所带电量都为q,都以相同的速率射入磁感强度为B的匀强磁场中,则各图所受的洛仑兹力的大小。
“磁场对运动电荷的作用”教学设计
江西省大余中学(341500)刘庭华
教学目标
1.知识与技能
(1)理解洛伦兹力与安培力的关系.
(2)会应用左手定则判断洛伦兹力的方向.
(3)掌握计算洛伦兹力大小的公式及其推导.
(4)知道电视机显像管的基本构造和工作原理.
2.过程与方法
经历由宏观现象推知微观机制的严谨的推理过程;通过实验探究、理论推导过程教会学生分析洛伦兹力方向及大小的方法.
3.情感态度与价值观
体会物理学的逻辑美,规律的统一美;联系生活、感受自然奇观.
教学重点
1、由安培力的方向导出判定洛伦兹力方向的判定方法——左手定则.
2、根据安培力(宏观量)的表达式导出洛伦兹力(微观量)的表达式.
教学难点
建立相关物理模型,导出公式f=qvB.
教学仪器
条形和圆形磁铁、阴极射线管、电火花计时器、黑白电视机、控制电路接线板(电源电压3V)、表面皿、表笔、食盐、木炭粉等.
教学过程
一、创设情境,引入新课
1.欣赏极光视频
学生欣赏神秘而又美丽的极光视频.
问1:你知道这种美丽的天文现象叫什么吗?
问2:你亲眼看见过极光吗?
问3:你知道极光一般出现在什么地方吗?
师述:极光是来自宇宙的高能带电粒子进入大气后,与大气发生作用产生的.为什么来自宇宙的带电粒子会在两极等高纬度地区引起极光,而我们这里看不到极光?这是由于地磁场的原因.
2.引入课题
要真正了解其奥秘,我们需要探究:磁场对运动电荷的作用(板书).
二、新课教学
(一)磁场对运动电荷有力的作用
1.提出问题
师问1:如图将一通电直导线垂直放入匀强磁场中,安培力的方
向怎样?
I
师问2:通电直导线之所以会受到安培力的作用是由于导体中有定向移动的电子,如果将导体去掉只留下运动电荷,磁场对运动电荷还会有力的作用吗?请同学们猜想一下并说说你的依据.
2.猜想
引导学生:电流是电荷的定向移动形成的,所以磁场对运动电荷应该有作用力.
3.设计实验:
师:要验证磁场对运动电荷是否有力的作用,
我们不仅需要一个磁场,还需要运动电荷.那么
运动电荷怎么得到呢?
介绍阴极射线管的结构及工作原理:当两个
电极按标签上的极性接上高压电源时,阴极会发
射出电子.电子束在电场的加速下飞向阳极,穿
过狭缝并掠射到荧光板上,激发出荧光,显示出
电子束的径迹.高压电源可以由熟悉的电火花计
时器提供.
4.实验验证——阴极射线管实验
现象:没有磁场时电子束是一条直线.加上磁场,电子束在磁场中发生偏转.
5.结论:磁场对运动电荷有力的作用,我们把这个作用力命名为洛伦兹力.(板书)
6.介绍洛伦兹(Lorentz)
洛伦兹是荷兰物理学家,在物理学上最重要的贡献是他的电子论.1895年他提出了著名的洛伦兹力公式.
(二)分析安培力与洛伦兹力的关系
1.启发学生思考:
(1)安培力是磁场对电流的作用力,洛伦
兹力是磁场对运动电荷的作用力;电流与运动
电荷是什么关系?
(2)安培力与洛伦兹力又是什么关系?
2.结论:安培力是洛伦兹力的宏观表现,
洛伦兹力是安培力的微观本质.(板书)
(三)实验探究洛伦兹力的方向
1.教师提出问题
(1)既然安培力与洛伦兹力是宏观与微观的关系,那么安培力的方向与洛伦兹力的方向会有怎样的关系?
(2)我们知道安培力的方向可以用左手定则判定,那么洛伦兹力的方向是否也可以用左手定则判定?
2.学生猜想并设计实验
可以用怎样的实验证明你的猜想?
3.实验验证
学生思考下列问题:当电子束向下运动,加一个向里的磁场,电子束会向哪个方向偏转?请同学们尝试着判定一下.
学生上台用实验验证其猜想.
4.结论:判定方法——左手定则(板书)
老师小结左手定则,用立体图(课本图3.5-2)加深理解.
注意:四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向.
5.当堂训练.课本P98“问题与练习”第1题.
6.学生分组拓展实验—观察食盐水的运动
刚才运用阴极射线管进行实验,其实运用日常生活中的物品也可以研究磁场对运动电荷的作用问题.老师引导学生进行实验.
(四)理论探究洛伦兹力的大小
1.提出问题
力不但有方向还有大小,那么洛伦兹力的大小怎么计算呢?我们能否根据已有的知识,从理论上进行推导呢?
2.设计推导思路:根据安培力是洛伦兹力的宏观表现,即洛伦兹力矢量和宏观上表现为安培力.可以由安培力公式导出洛伦兹力的表达式.
3.建立模型:长为L的通电导线,它受到的安培力除以导线内定向移动的带电粒子数目N.
4.理论推导
学生推导思路:设有一通电直导线垂直放于匀强磁场中,磁感应强度为B,导线长L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v.求:(1)电流强度I.(2)通电导线所受的安培力.(3)这段导线内的自由电荷数N.(4)每个电荷所受的洛伦兹力.
(答案:I=nqSv,F安=BIL=BnqSvL,N=nSL,F洛=F/N=qBv.)
5.思考总结(从特殊到一般)
(1)公式F洛=qBv成立的条件是什么?(V⊥B)
(2)运动电荷在磁场中是否一定受洛伦兹力的作用?(实验演示)
(3)若V与B夹角为θ,你能写出洛伦兹力的一般表达式吗?F洛=qBvsinθ(板书)
6.当堂训练:课本P98“问题与练习”第2题.
(五)应用
洛伦兹力是一种非常重要的力,它的应用非常广泛.电视
机显像管就是应用了磁场对电子束偏转的原理制成的.
1.电视机显像管的工作原理.
老师介绍显像管的主要构造.
师问:显像管中电子枪发出的电子只是很细的一束,且沿
一个方向发射,怎样让电子打到荧光屏的各个地方?
实验演示1:用磁铁演示电子束打在荧光屏的左边和右边.
P 实验演示2:演示光点位置在荧光屏上从左边逐渐向右边移动.
师述:像这样,光点从电视机屏幕上左边移动到右边,叫做行扫描.在实际的电视技术中,行扫描的时间非常短暂,又会是什么情况呢?
实验演示3:一条亮线(人的视觉暂留效应).
师问:实际的电视画面应该充满整个荧光屏,我们看到的电视并不是一条亮线,那么怎样才能使电子打到荧光屏的上面或下面呢?
实验演示4:光点在荧光屏上上下移动.
师述:这在电视技术中叫做场扫描.如果场扫描和行扫描同时进行,想象一下,光点的运动情况会是怎样的呢?
实验演示5:动画演示行扫描和场扫描同时进行,看到电子逐行扫描.
实验演示6:场扫描50场/秒,我们感到整个荧光屏都在发光
2.释疑——极光为什么只能出现在两极等高纬度地区.
为了研究的方便,以竖直射向赤道和两极的正电荷运
动情况为例分析,得出结论.
教师强调:虽然由于地磁场的存在,我们在赤道等低
纬度地区看不到极光,但是正因为地磁场的存在,我们人
类才免受宇宙高能粒子的伤害.
视频:来自太阳的高能粒子射向地球.
(六)小结.略
以正电荷为例。