新课标粤教版3-1选修三3.5《研究洛伦兹力》WORD教案3
探究洛伦兹力
★新课标要求
（一） 知识与技能
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、 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
5、 理解洛伦兹力对电荷不做功。
6、 了解电视机显像管的工作原理。
（二） 过程与方法
通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。 （三） 情感、态度与价值观
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：
“推理一假设一实验验证”
★教学重点
1、 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
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。★教学难点 1、 理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、 洛伦兹力方向的判断。★教学方法
实验观察法、讲述法、分析推理法
★教学用具：
电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片
★教学过程
（一）引入新课
教师：（复习提问）前而我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题:
若己知上图中：
B-4. OX 10^2 T,导线长L=IO CnI , 1=1 AO 求：导线所受的安培力大小?
-2
-3
A
X X X X
X X X
JL
X X X X X
X X X
学生上黑■板做，解答如下：
X X X X
X
X
■
1
X
X
X X
X
学生解答:
（1）如图，判定安培力的方向
F=BlL=4 JIOTJIAJO. 1 m=4 J 10 N
（2）电流是如何形成的？ gg
学生：电荷的定向移动形成电流。
教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 学生：这个力可能是作用在运动电荷上的， 而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表
现。
［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图
教师：说明电子射线管的原理：
从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速， 长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
学生：观察实验现象。
实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线 电子束运动轨迹发生了弯曲。
学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。 （二）进行新课 洛伦兹力的方向和大小
教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为 洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培
力实际是洛伦兹力的宏观表现。
我们用安培定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。 （投影）
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿 入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向， 那么，大拇指所指的方向就
是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方
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。
［投影片出示练习题］
D 试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
3. 5-1
形成电子束，轰击到
管，发现
'创 3.5」7I?能??W"' 寬磁坊对诅功电櫛的ft 州
X X ?T V X
V
X
7
U *
X X +牙一X X
? *
X V X X*~Q O —
X X X X* *
甲乙
学生解答：甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中负电荷所受的洛伦兹力方向向上；丙中正电 荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内；丁中负电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸而指向纸外 教师：下面我们来讨论
B 、v 、F 三者方向间的相互关系。如图所示。
乙 r fl ? ft
图15 2洛険兹力M 「込韵并向、直感雄豪座庁简的￡麻
学生：F 总垂直于B 与V 所在的平面。B 与V 可以垂直，可以不垂直。现在我们来研究洛
伦兹力的大
段长度为L 的通电导线，横截面积为S,单位体积中含
定向移动的平均速率为强度有的自由电荷数为
n,每
V,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应
这段导体所受的安培力为多大？
F 安二BIL
电流强度I 的微观表达式是什么？
I 的微观表达式为1二nqSv
这段导体中含有多少自由电荷数？
这段导体中含有F 的合力，这段导体中含有的
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力 自由电荷数为
nLS,所以
教师：当运动电荷的速度 V 方向与磁感应强度B 的方向不垂直时，设夹角为0,则电
荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生：F 洛二 qvBsinn
教师指出：上式中各量的单位： F 洛为牛（N ） , q 为库伦（C ） , V 为米/秒（m∕s ） , B 为
特斯拉（T ）
F
洛一 nLS
IL nqvSL ^_
AS — nLS -ClVB
的电荷数为
nLSo
教师：小。 若有-
个自由电荷的电量为q ， 为B 的磁场中。
教师： 学生: 教师: 学生: 教师: 学生: 教师: 学生:
思考与讨论：同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？说明理由。教师引导学生分析得：
洛伦兹力的方向垂直于V和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹
力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。
投影片出示练习题：
练习1电子的速率V 二3 X IO 6 πι∕s,垂直射入B 二0. 10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？ 学生分析求解，教师巡回指导：
f=qvB=l. 60 X 10^19x 3X 106x 0. 10=4. 8 X 10^11 N
练习2、来自宇宙的质子流，以与地球表而垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地 球周围的空间时，将 ______________________________________
A .竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地面向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转
D ?相对于预定点稍向北偏转
学生分析解答：BO 地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定, 质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。
（三） 课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。 请一个同学到黑板上总结，
其他同学在笔记木
上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容， 并把自己这节课的体会写下来、 比较黑板上的小结
和自己的小结，看谁的更好，
好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。 教师要放开，让学生自己总结所学内容， 允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知
识框架。
（四） 实例探究 ☆洛伦兹力的方向
【例1】关于带电粒子所受洛伦兹力
F 和磁感应强度B 及粒子速度V 三者之间的关系，
下列说法中正确的是
A . F 、
B 、V 三者必定均保持垂直
B. F 必定垂直于B 、V,但B 不一定垂直于V
C. B 必定垂直于F 、V,但F 不一定垂直于V
D.
V 必定垂直于F 、B,但F 不一定垂直于B
解析：根据左手定则，洛伦兹力垂直于 B,也垂直于V,垂直于B 与V 所决定的平面，
但B 与V 不一定垂直.
答案：B
答案：D ☆洛伦兹力的大小
【例3】如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直 线从左向右水平
【例2】如图所示的是磁感应强度B 、正电荷速度 的相
互关系图（其中B 垂直于F 与V 决定的平面，
B
V 和磁场对电荷的作用力F 三者方向
F 、V 两两垂直）。其中正确的是 “
71—至
/〃 F/
C D
飞越此区域。则
X
XB 対：g.Cox ：
电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下。由题意，对正电荷 所以对电子二者也相等，所以电子从左向右飞，做匀速直线运动
答案：BD
【例4】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影 响），粒子将
在管中
A .做圆周运动
B .沿轴线来回运动 C.做匀加速直线运动
D .做匀速直线运动
解析：通电长螺线管内部的磁场方向始终与中轴线平行，带电粒子沿磁场方向运动时， 不受洛伦兹力，所以一直保持原运动状态不变，正确答案是
DO
答案：D ★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，
是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养
学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、 无本之木。学生
素质的培养就成了镜中花，水中月。
?若电子从右向左飞入, 电子也沿直线运动 ?若电子从右向左飞入, 电子将向上偏转 ?若电子从右向左飞入, 电子将向下偏转 ?若电子从左向右飞入, 电子也沿直线运动
-X XbE
解析：若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以上偏, B 正确；若
QE=BqV,与q 无关,