磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力

磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
一、教学目标
1．知识与技能
(1)知道什么是洛伦兹力。

利用左手定则判断洛伦兹力的方向。

(2)知道洛伦兹力大小的推理过程。

(3)掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

(4)了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。

理解洛伦兹力对电荷不做功。

2．过程与方法
通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。

通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F＝qvBsinθ。

3．情感态度与价值观
引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。

让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。

二、教学重点难点
重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。

2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点。

难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功。

2．洛伦兹力方向的判断。

洛伦兹力计算公式的推导。

三、教学用具
电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体。

四、教学过程
（一）、复习提问并导入新课
1、电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?电流的微观表达式（决定式）是什么?
2、什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少?
3、安培力的方向、电流方向、磁场方向的空间位置关系是怎样的？
（二）、猜想
问：既然电流是电荷的定向移动形成的，那么磁场对电流的作用力是怎样形成的？
引导学生猜想：磁场可能对运动的电荷有力的作用？
问：磁场对运动电荷到底有没有力的作用，我们用什么来验证？
答：实验
（三）、阴极射线在磁场中偏转的实验
问：需要什么仪器？
答：我们不仅需要一个磁场（展示蹄形磁铁），还需要运动电荷。

那么运动
电荷怎么得到呢？
介绍阴极射线管的工作原理：阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射电子。

在电场的加速下飞向阳极，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的轨迹。

演示：没有磁场时电子束是一条直线。

用一个条形磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，直至出现电子束在磁场中偏转。

结论：磁场对运动电荷的确有作用力，我们把这一个作用力命名为洛伦兹力。

（板书）运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力
介绍洛伦兹
说明并板书：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（四）、洛伦兹力的大小：
洛伦兹力是矢量，有大小方向，遵循平行四边形定则，首先研究洛伦兹力的大小。

问：怎样研究洛伦兹力的大小？（通过什么力来研究洛伦兹力的大小）
通过下面的命题引导学生一一回答。

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。

（1）电流强度I的微观表达式。

（2）通电导线所受的安培力。

（3）这段导线内的自由电荷数。

（4）每个电荷所受的洛伦兹力。

学生自主推导
问：任何情况下F＝qvB ？引出公式的适用条件
问：运动电荷在磁场中一定受力吗？
不一定，因为电流在磁场中不一定受到安培力。

学生由电流方向平行于磁场方向时所受安培力为零，推导出电荷运动方向平行于磁场方向时，所受洛伦兹力为零
问：当电荷运动方向与磁场方向成任意夹角时，怎样推导洛伦兹力表达式，高考不做要求。

课堂练习
电子的速率v＝3×106 m/s，垂直射入B＝0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
（五）洛伦兹力的方向：
将实验图转化为平面图，让学生寻找磁场方向，电流方向，洛伦兹力方向的关系，并强调正负电荷判断方法的不同。

教师总结：伸开左手，使大姆指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

课堂练习：左手定则洛伦兹力的方向
介绍洛伦兹力方向，磁场方向、电荷运动方向的空间位置关系。

强调洛伦兹力的方向垂直于磁场方向和电荷运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直。

总结并讨论：洛伦兹力的方向垂直于电荷运动方向，所以洛伦兹力的大小和方向与速度方向有关。

洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。

洛伦兹力永不做功。

课堂小结：总结洛伦兹力的大小、方向、特点
学生讨论：匀强电场和匀强磁场对电荷作用力的不同
课堂小测。