2018-2019学年度人教版选修1-1 2.4磁场对运动电荷的作用 教案(4)
2018-2019学年度人教版选修1-1 2.4磁场对运动电荷的作用 教案(4)第2页

  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?

  (三) 、阴极射线在磁场中偏转的实验

  【视频演示】先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,我们把这一个磁场力称为洛伦兹力。

  (板书)定义:运动电荷在磁场中受到的磁场力,称为洛伦兹力。

  介绍物理学家洛伦兹

(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

  说明并强调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。

  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。

  (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,大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,那么大拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

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:洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直(F洛⊥B),又跟电荷的速度方向垂直(F洛⊥v),故洛伦兹力的方向总是垂直于磁场和速度方向所决定的平面,即: F洛 ⊥Bv平面,所以洛伦兹力的大