第三章第五節(jié) 研究洛侖茲力

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1、 第五節(jié) 研究洛侖茲力 [教學(xué)目標(biāo)] 1、通過本課時(shí)的學(xué)習(xí)使學(xué)生知道磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（安培力）實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用（洛侖茲力）的宏觀表現(xiàn)。 2、理解洛侖茲力的方向由左手定則判定，能根據(jù)安培力的表達(dá)式F=BIL推導(dǎo)洛侖茲力的表達(dá)式f=qvB。 3、培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析能力以及邏輯推理能力，使學(xué)生體會(huì)由宏觀量描繪微觀量的科學(xué)思想。 [教學(xué)重點(diǎn)] 1、由安培力的方向?qū)С雠卸鍋銎澚Ψ较虻呐卸ǚ椒ā笫侄▌t。 2、根據(jù)安培力的表達(dá)式（宏觀量）導(dǎo)出洛侖茲力（微觀量）的表達(dá)式。 [教學(xué)難點(diǎn)] 建立相關(guān)物理模型，導(dǎo)出公式f=qvB。 [教學(xué)方法] 啟發(fā)、實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)合講解

2、、討論。 [教學(xué)媒體] 陰極射線管、學(xué)生低壓電源、感應(yīng)圈（高壓）、蹄形磁體、導(dǎo)線和開關(guān)以及投影儀、投影片、投影屏幕。 [課時(shí)課型]一課時(shí)、新課。 [教學(xué)過程]（40分鐘） 一、課題導(dǎo)入（5分鐘左右） 1、安培力的啟示（導(dǎo)課）：磁場(chǎng)對(duì)電流具有磁場(chǎng)力的作用（安培力），電流是由于電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此可猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用的體現(xiàn)。 2、演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證猜想：①介紹（簡介）陰極射線管及工作原理。 ②觀察陰極射線（電子束）在磁場(chǎng)中發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 教師提問：這一現(xiàn)象表明什么？ 師生總結(jié)：陰極射線（電子束）在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，說明電子束在磁場(chǎng)中確實(shí)受到某種力的作用，

3、這個(gè)力就是今天我們要學(xué)習(xí)的洛侖茲力。 二、新課教學(xué)（30分鐘左右） （一）洛侖茲力 物理學(xué)中把磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力（磁場(chǎng)力）稱為洛侖茲力（物理學(xué)家洛侖茲最先提出這一觀點(diǎn)）。 （二）洛侖茲力的方向 1、由安培力的方向?qū)С雎鍋銎澚Ψ较虻奶攸c(diǎn) （1）洛侖茲力的方向跟磁場(chǎng)方向垂直； （2）洛侖茲力的方向跟電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。 2、用左手定則確定洛侖茲力的方向（便于記憶） 教師示范：伸開左手，使大拇指跟其于四個(gè)手指垂直，且處于同一水平面內(nèi)，將左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線從手心穿進(jìn)，四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，那么大拇指所指的方向就是正電荷受洛侖茲力的方向（在黑板上畫出示意圖）。 教師提問：

4、如果是負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力的方向如何？為什么？ 啟發(fā)學(xué)生思考，師生共同按如下思路分析：①負(fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)形成電流方向如何？受到的安培力的方向如何？②由此得出負(fù)電荷受洛侖茲力方向的判定方法（在黑板上畫出示意圖）。③以陰極射線束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)加以驗(yàn)證，使學(xué)生體會(huì)這一方法的應(yīng)用。 （三）洛侖茲力的大小 1、教師提出問題，學(xué)生分析討論：如何定量描述洛侖茲力的大??？ 2、建立物理模型，引導(dǎo)學(xué)生思考，師生共同推導(dǎo)：設(shè)導(dǎo)線長L，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中電流大小為I，電流方向跟磁場(chǎng)方向垂直，由此可知： F安=BIL·································

5、···············① 設(shè)形成電流的電荷是相同的正電荷，電量為q，以等速v作定向運(yùn)動(dòng)（為研究的方便而設(shè)定如此情形，跟實(shí)際效果相同），導(dǎo)體橫截面積為S，單位體積內(nèi)的電荷數(shù)目為 n，由此可見： I=nqvS·················································② 從微觀角度看，導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)的電荷受洛侖茲力作用，所有運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力的總體效應(yīng)表現(xiàn)為導(dǎo)線受的安培力，設(shè)每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力為f，由此必然有： （LSn）f=F安···········································

6、·③ 由①②③得：f=qvB 3、引導(dǎo)學(xué)生分析f=qvB的適用條件 教師提問：①運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受洛侖茲力的作用嗎？為什么？ ②f=qvB的適用條件如何？ 師生共同總結(jié)：①當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷雖然在磁場(chǎng)中，但不受洛侖茲力作用（為什么？）。 ②當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力最大fmax=qvB。 三、本課時(shí)小結(jié)（2∽3分鐘） 1、對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)洛侖茲力方向的特點(diǎn)：①洛侖茲力方向跟磁場(chǎng)方向垂直；②洛侖茲力方向跟電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。 2、應(yīng)用左手定則時(shí)，對(duì)正電荷與負(fù)電荷的不同點(diǎn)（四指指向不同）和相同點(diǎn)（四指指向電流的方向）。 3、洛侖茲力大小

7、的描述。 四、鞏固與練習(xí) ①《教材》P87（1）題。 五、思考與討論（用投影儀打出思考題，供學(xué)生課后思考和討論） 1、當(dāng)導(dǎo)線中無電流時(shí)，導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中，但不受安培力作用?？墒菍?dǎo)線中的自由電荷卻在不停地做無規(guī)則的（熱）運(yùn)動(dòng)，速率非常大，可見每個(gè)電荷要受洛侖茲力作用，即是說 從微觀角度看導(dǎo)線應(yīng)該（好象）受安培力的作用，對(duì)此你作何解釋？ 2、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛侖茲力對(duì)帶電粒子是否做功？為什么（為下節(jié)課的學(xué)習(xí)埋下伏筆）？ 六、作業(yè)布置《教材》P178（2）題（3）題。 [教學(xué)后記] 1、根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力作用，推測(cè)安培力可能是由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，再由演示

8、實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，學(xué)生容易接受，且對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表現(xiàn)出濃厚的興趣。由此可見，演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用不可低估。 2、 負(fù)電荷所受洛侖茲力方向的判定，學(xué)生不易記住，在今后的教學(xué)中還應(yīng)強(qiáng)化。 板書設(shè)計(jì) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 （一）洛侖茲力 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛侖茲力。 （二）洛侖茲力的方向 方向特點(diǎn)：①與磁場(chǎng)方向垂直；②與電荷運(yùn)動(dòng)方向正交。 左手定則： f × × × × － ＋ B B v v f × × × × Ｆ安 × × × × × （三）洛侖茲力的大小 ｆ ｆ ｆ F安=BIL······① I=nqvＳ······② × × ｖ ｖ ｖ LSnf=F安·····③ f=qvB Ｉ × × × × ×