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1、
第五節(jié) 研究洛侖茲力
[教學(xué)目標(biāo)]
1、通過(guò)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(kāi)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(guò)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(jiǎn)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(wèn):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(shuō)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(kāi)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(huà)出示意圖)。
教師提問(wèn):
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(huà)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(wèn)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(zhǎng)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(jiàn):
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(wèn):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(wú)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(wú)規(guī)則的(熱)運(yùn)動(dòng),速率非常大,可見(jiàn)每個(gè)電荷要受洛侖茲力作用,即是說(shuō) 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](méi)
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(jiàn),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(shū)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
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×
×
×
-
+
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
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×
×
×
×