2022年高中物理 第五節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用教案 新人教版選修3

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1、2022年高中物理 第五節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用教案 新人教版選修3 一、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向. 2、知道洛倫茲力大小的推理過程. 3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算. 4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功. 5、了解電視顯像管的工作原理 （二）過程與方法 通過觀察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用

2、——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。 二、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)：1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向. 2.掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算. 這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))，是本章的重點(diǎn) 難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功. 2.洛倫茲力方向的判斷. 三、教具：電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體 四、教學(xué)過程： （一） 復(fù)習(xí)引入 前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問題：

3、 1.如圖判定安培力的方向（讓學(xué)生上黑板做） 若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導(dǎo)線長(zhǎng)L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線所受的安培力大??？ ［學(xué)生解答］ 解：F=BIL=4×10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N 答：導(dǎo)線受的安培力大小為4×10-3 N. 2.什么是電流？ ［學(xué)生答］電荷的定向移動(dòng)形成電流. ［教師講述］磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，我們會(huì)想到：這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn). ［演示實(shí)驗(yàn)］觀察磁場(chǎng)陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（100頁圖3。5--1） ［教師］說明電子射線管的原理

4、： 說明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用來在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。 ［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。學(xué)生用左手定則判斷電子束彎曲方向。 ［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用.------引出新課 （二）新課講解 1、洛倫茲力的方向和大小 （1）、洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力. 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 【說明】可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通

5、電的導(dǎo)線沒有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。 ［過渡語］運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？ ［問題］如圖 （2） 判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏?，乙圖安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳拢? ②.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反） ③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.） ④.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)） （2）、洛倫茲力方向的判

6、斷——左手定則 伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向. 【要使學(xué)生明確】：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。 ［投影出示練習(xí)題］----“問題與練習(xí)”1 （2） 試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向. ［學(xué)生解答］ 甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上. 乙中正電荷所受的洛

7、倫茲力方向向下. 丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者. 丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里 （3）、洛倫茲力的大小 現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小. 通過“思考與討論”，來推導(dǎo)公式F=qvBsinθ時(shí)，應(yīng)先建立物理模型(教材圖3．5—3)，再循序漸進(jìn)有條理地推導(dǎo)，這一個(gè)過程可放手讓學(xué)生完成，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。 也可以通過下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。 設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中. ［問題］這段導(dǎo)線中電

8、流I的微觀表達(dá)式是多少？讓學(xué)生推導(dǎo)后回答。 ［學(xué)生答］I的微觀表達(dá)式為I=nqSv ［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學(xué)生答］F安=BIL ［問題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？ ［學(xué)生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS. ［問題］每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？ ［學(xué)生答］安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以 F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB 洛倫茲力的計(jì)算公式 （1）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)（v┴B） F = qvB （2）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方

9、向成θ時(shí)（v∥B） F = qvBsinθ 上兩式各量的單位： F為牛（N），q為庫倫（C）， v為米/秒（m/s）, B為特斯拉（T） 最后，通過“思考與討論”，說明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子總是不做功的。 1． 像管的工作原理 （1）原理 ：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理 （2）構(gòu)造 ：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用102頁） 在條件允許的情況下，可以讓學(xué)生觀察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。 再通過“思考與討論”（ 103頁），讓學(xué)生弄清相關(guān)問題。進(jìn)而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。 最后讓學(xué)生回憶 “示波管的原理”，通過對(duì)比看看二者的差異。 （三）對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié) （四）鞏固新課 （1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 （2）完成“問題與練習(xí)” 4、5練習(xí)，3作業(yè)