第三章第五节-研究洛仑兹力.doc

第五节 研究洛仑兹力
[教学目标]
1、通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。
2、理解洛仑兹力的方向由左手定则判定，能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB。
3、培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力，使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。
[教学重点]
1、由安培力的方向导出判定洛仑兹力方向的判定方法———左手定则。
2、根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力（微观量）的表达式。
[教学难点]
建立相关物理模型，导出公式f=qvB。
[教学方法]
启发、实验观察结合讲解、讨论。
[教学媒体]
阴极射线管、学生低压电源、感应圈（高压）、蹄形磁体、导线和开关以及投影仪、投影片、投影屏幕。
[课时课型]一课时、新课。
[教学过程]（40分钟）
一、课题导入（5分钟左右）
1、安培力的启示（导课）：磁场对电流具有磁场力的作用（安培力），电流是由于电荷定向运动形成的，由此可猜想：磁场对电流的作用是磁场对运动电荷作用的体现。
2、演示实验、验证猜想：①介绍（简介）阴极射线管及工作原理。
②观察阴极射线（电子束）在磁场中发生明显的偏转现象。
教师提问：这一现象表明什么？
师生总结：阴极射线（电子束）在磁场中偏转，说明电子束在磁场中确实受到某种力的作用，这个力就是今天我们要学习的洛仑兹力。
二、新课教学（30分钟左右）
（一）洛仑兹力
物理学中把磁场对运动电荷的作用力（磁场力）称为洛仑兹力（物理学家洛仑兹最先提出这一观点）。
（二）洛仑兹力的方向
1、由安培力的方向导出洛仑兹力方向的特点
（1）洛仑兹力的方向跟磁场方向垂直；
（2）洛仑兹力的方向跟电荷运动方向垂直。
2、用左手定则确定洛仑兹力的方向（便于记忆）
教师示范：伸开左手，使大拇指跟其于四个手指垂直，且处于同一水平面内，将左手放入磁场中，让磁感线从手心穿进，四指指向正电荷的运动方向，那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛仑兹力的方向（在黑板上画出示意图）。
教师提问：如果是负电荷在磁场中运动，洛仑兹力的方向如何？为什么？
启发学生思考，师生共同按如下思路分析：①负电荷定向运动形成电流方向如何？受到的安培力的方向如何？②由此得出负电荷受洛仑兹力方向的判定方法（在黑板上画出示意图）。③以阴极射线束在磁场中的偏转加以验证，使学生体会这一方法的应用。
（三）洛仑兹力的大小
1、教师提出问题，学生分析讨论：如何定量描述洛仑兹力的大小？
2、建立物理模型，引导学生思考，师生共同推导：设导线长L，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线中电流大小为I，电流方向跟磁场方向垂直，由此可知：
F安=BIL················································①
设形成电流的电荷是相同的正电荷，电量为q，以等速v作定向运动（为研究的方便而设定如此情形，跟实际效果相同），导体横截面积为S，单位体积内的电荷数目为 n，由此可见：
I=nqvS·················································②
从微观角度看，导体中运动的电荷受洛仑兹力作用，所有运动电荷受洛仑兹力的总体效应表现为导线受的安培力，设每个运动电荷的洛仑兹力为f，由此必然有：
（LSn）f=F安············································③
由①②③得：f=qvB
3、引导学生分析f=qvB的适用条件
教师提问：①运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？
②f=qvB的适用条件如何？
师生共同总结：①当电荷运动方向与磁场方向平行时，运动电荷虽然在磁场中，但不受洛仑兹力作用（为什么？）。
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，运动电荷受洛仑兹力最大fmax=qvB。
三、本课时小结（2∽3分钟）
1、对学生强调洛仑兹力方向的特点：①洛仑兹力方向跟磁场方向垂直；②洛仑兹力方向跟电荷运动方向垂直。
2、应用左手定则时，对正电荷与负电荷的不同点（四指指向不同）和相同点（四指指向电流的方向）。
3、洛仑兹力大小的描述。
四、巩固与练习
①《教材》P87（1）题。
五、思考与讨论（用投影仪打出思考题，供学生课后思考和讨论）
1、当导线中无电流时，导线放在磁场中，但不受安培力作用。可是导线中的自由电荷却在不停地做无规则的（热）运动，速率非常大，可见每个电荷要受洛仑兹力作用，即是说 从微观角度看导线应该（好象）受安培力的作用，对此你作何解释？
2、带电粒子在磁场中运动时，洛仑兹力对带电粒子是否做功？为什么（为下节课的学习埋下伏笔）？
六、作业布置《教材》P178（2）题（3）题。
[教学后记]
1、根据通电导线在磁场中受安培力作用，推测安培力可能是由于磁场对运动电荷的作用，再由演示实验加以验证，学生容易接受，且对实验现象表现出浓厚的兴趣。由此可见，演示实验在教学中的作用不可低估。
2、 负电荷所受洛仑兹力方向的判定，学生不易记住，在今后的教学中还应强化。

板书设计

磁场对运动电荷的作用

（一）洛仑兹力
磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。
（二）洛仑兹力的方向
方向特点：①与磁场方向垂直；②与电荷运动方向正交。
左手定则：
f
×
×
×
×

－
＋
B
B
v
v

f
×
×
×
×

Ｆ安

×
×
×
×
×
（三）洛仑兹力的大小
ｆ
ｆ
ｆ
F安=BIL······①

I=nqvＳ······②
×
×
ｖ
ｖ
ｖ
LSnf=F安·····③
f=qvB
Ｉ
×
×
×
×
×