霍城县第一中学。
物理高二年级。
集体备课教案。
物理组：努尔泥沙。玛依努尔·依。
班级：高二（6）班。
时间：2024年4月22日第5节。
第五节运动电荷在磁场中受到的力。
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。
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”。
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。
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。
教学用具 多**。
导入新课 前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：
1．如图判定安培力的方向(让学生上黑板做)
若已知上图中：b＝4.0×10－2 t，导线长l＝10 cm，i＝1 a。求：导线所受的安培力大小？
学生解答]解：f＝bil＝4×10－2 t×1 a×0.1 m＝4×10－3 n
答：导线受的安培力大小为4×10－3 n。
2．电流是如何形成的？
学生答]电荷的定向移动形成电流。
教师讲述]磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：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]观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.51)
教师]说明电子射线管的原理：
说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到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，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。
实验结果]在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生用左手定则判断电子束弯曲方向。
学生分析得出结论]磁场对运动电荷有作用力。
推进新课 1．洛伦兹力的方向和大小。
1)洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的作用力。
通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。
说明】 可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。
过渡语]运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？
问题]如图。
2)洛伦兹力的方向。
判定安培力方向。(上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下)
电流方向和电荷运动方向的关系。(电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反)
f安的方向和洛伦兹力方向的关系。(f安的方向与正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，与负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。)
电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。(学生分析总结)
洛伦兹力方向的判断——左手定则。
伸开左手，使大拇指与其余四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，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若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。
要使学生明确】 正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。
[投影出示练习题]——问题与练习”1
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。
学生解答]甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上。
乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下。
丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者。
丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。
讨论b、v、f三者方向间的相互关系。如图所示。
甲 v与b垂直乙 v与b不垂直。
洛伦兹力与粒子运动方向、磁感应强度方向的关系。
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。
3)洛伦兹力的大小。
现在我们来研究一下洛伦兹力的大小。通过“思考与讨论”，来推导公式f＝qvbsinθ时，应先建立物理模型(教材图3.5－3)，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。
也可以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。
问题]这段导线中电流i的微观表达式是怎样的？让学生推导后回答。
学生答]i的微观表达式为i＝nqsv
问题]这段导体所受的安培力为多大？[学生答]f安＝bil
问题]这段导体中含有多少自由电荷数？
学生答]这段导体中含有的电荷数为nls。
问题]每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生答]安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力f的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nls，所以f＝f安/nls＝bil/nls＝nqvslb/nls＝qvb。
问题]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θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
4)洛伦兹力的计算公式。
当粒子运动方向与磁感应强度垂直时(v⊥b) f＝qvb
当粒子运动方向与磁感应强度方向成 θ 角时 f＝qvbsinθ
上两式各量的单位：
f为牛(n)，q为库伦(c)，v为米/秒(m/s)，b为特斯拉(t)
最后，通过“思考与讨论”，说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。
1．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？
分析求解：f＝qvb＝1.60×10－19×3×106×0.10＝4.8×10－14 n
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例2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飞越此区域。则( )
a．若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动。
b．若电子从右向左飞入，电子将向上偏转。
c．若电子从右向左飞入，电子将向下偏转。
d．若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动。
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qe＝bqv，与q无关，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：bd4．对本节内容作简要小结：学生先自我小结，分组展示相互补充，教师点评归纳。
5．布置作业：课本“问题与练习题。
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