§3.5 运动电荷在磁场中受到的力教案
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、教学重点与难点 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、教学方法
讲授法、引导法、实验探究法、分组讨论法
五、教学过程
（一）复习回顾
上节课我们学习了磁场对电流的作用力，也就是安培力。如何判定安培力的方向和大小。下面思考两个问题：
若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。求：通电导线所受的安培力大小？
（二）引入新课
学生思考：电流是怎样形成的？ 教师讲述：通过上节课的学习我们知道了磁场对电流有力的作用，而电流又是由于电荷的定向移动而形成的，由此你们会想到什么？ 学生讨论、回答；教师总结：
磁场可能对运动的电荷有力的作用。
学生带着这个问题，观察演示实验——观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.5-1) 教师说明电子射线管的原理：
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。 学生回答观察到的实验现象（教师总结整理）
学生分析讨论得出结论：磁场对运动电荷有作用力。（证实之前的猜想）我们就把运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力。
（三）进行新课
1.洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的作用力。
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
①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) ②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) ③F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。) ④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) ⑤洛伦兹力方向的判断——左手定则（拇指与其他四个手指垂直，且都与掌心在同一平面内）
磁感线——垂直穿入手心
四 指——①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——所受洛伦兹力的方向 强调：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)。 最后学生回答，教师总结得出F⊥v， F⊥B ，F⊥ v、B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
磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时F安=BIL，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么思考与讨论： ①磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？ ②某个电荷受到洛伦兹力的大小与什么因素有关？
带着问题，学生自学课本96页【思考与讨论】小组讨论探究洛伦兹力的表达式。 教师适时进行引导：
[问题1]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。 [问题2]这段导体所受的安培力为多大？[学生答]F安＝BIL [问题3]这段导体中含有多少自由电荷数？
[问题4]每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
[问题5]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？
讨论结束，让学生回答，老师板书洛伦兹力的计算公式： ①当粒子运动方向与磁感应强度垂直时(v⊥B) F洛＝qvB ②当粒子运动方向与磁感应强度平行时（v∥B）F洛=0 ③当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时 F洛＝qvBsinθ 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是不做功的。 解决之前两个问题：①磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？
通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。 ②某个电荷受到洛伦兹力的大小与什么因素有关？
某个电荷洛伦兹力的大小与电荷运动速度及磁场有关。
（四）课堂小结
1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现 2.洛伦兹力方向的判断：左手定则
F洛⊥V， F洛⊥B ，F洛⊥ V、B所在的平面
3.洛伦兹力的大小：F洛=qvB v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
（五）课堂练习
1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：
2、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（ ）
A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
3、下列说法中正确的是( ) A、电荷处于磁场中一定受洛伦兹力 B、运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 C、洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D、洛伦兹力不改变运动电荷的速度
4.在图所示的平行板器件中，电场 强度E和磁感应强度B相互垂直。具有某一水平速度V的带电粒子，将沿 着图中所示的虚线穿过两板间的空间而不发生偏转，具有其他速度的带电粒子将发生偏转。这种器件能把具有上述速度V的带电粒子选择出来，所以叫速度选择器。如果已知粒子A（重力不计）的质量为m、带电量为+q，两极板间距为d，磁场的磁感应强度为B。试证明带电粒子具有速度 时，才能沿着图示的虚线路径通过。
六、课后作业
课本“问题与练习”
3、
4、5题。
骆雅杰 2015/1/6
江西省上饶县中学高中物理 运动电荷在磁场中受到的力教案 新人教版选修31
