3　粒子的波动性教学创新设计

教

案

课

题

运动电荷在磁场中受到的作用力

①知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；

知识与技②知道洛伦兹力大小的推导过程；

能

③会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。

过程与方法

①通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力；

②通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；

③通过演示实验，培养学生的观察能力。

情感

态度

培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理能力。

与价值观

重

点

洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。

难

点

教学器材

教学方法

教学内容

复习提问

1.什么是安培力？表达式？

2.如何判断安培力的方向？

磁场对电流有力的作用，而电流又是由电荷的定向移动形成的，我们很自然的会想到：这个力可能是磁场作用在运动电荷上的，那么运动电荷在磁场中会受到力的作用吗？

电子射线管实验：（展示：阴极射线管实物、课件）

阴极射线管介绍：灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动形成的电子流。电子轰击到荧光屏上，激发荧光，显示电子束的运动轨迹。

情境设计

演示：

①在没有外磁场时，电子束沿直线运动。

②将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了偏转。

结论：磁场对运动电荷的确有作用力。

为了纪念荷兰物理学家、数学家洛仑兹，人们把这磁场对运动电荷的作用力称为“洛伦兹力”

洛伦兹力计算公式的推导过程。

阴极射线管、蹄形磁铁、多媒体投影系统. 讲授法、实验法

新

课

板书： §3.5运动电荷在磁场中受到的作用力

一．洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛仑兹力

二．洛伦兹力的方向

演示：导体中正电荷定向移动时形成的电流所受安培力与电荷所受洛仑兹力的关系

分析：安培力是洛仑兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观本质

既然安培力是洛仑兹力的合力，洛仑兹力的方向就与安培力方向相同，而正电荷定向移动的方向与电流方向相同，利用左手定则可以判断安培力的方向，同样利用左手定则也可以判断正电荷所受洛仑兹力的方向。

提出问题：负电荷垂直磁场方向运动时所受的洛仑兹力方向可以用左手定则来判定吗？

提示：如果用左手定则，四指方向应与电流方向相同，则四指指向就应与负电荷运动方向相反。

投影出阴极射线，分析用左手定则判断的结果，再演示实验加以验证。

结论：带电粒子垂直磁场运动时洛仑兹力的方向可以用左手定则来判定。

（投影）给出f洛、v和B的方向关系。

提出问题（还是直接说明）：当v和B不垂直时，f洛与v的B方向关系。

分析，得出结论：f洛垂直于v和B构成的平面，f洛不改变v的大小，f洛不做功。

下面我们来研究洛仑兹力的大小

三．洛仑兹力的大小

安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判定方法相同，大小是否也存在某种联系？能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力的大小呢？

安

建立物理模型:

设有一段长为L、横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中. (再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成)

求：

（1）电流强度I。 I=Q/t=nvtSq/t=nvSq （2）通电导线所受的安培力。 F=BIL （3）这段导线内的自由电荷数。 N=nSL （4）每个电荷所受的洛伦兹力。 Nf洛=BnvSqL f洛=qvB 提问：该公式F洛=qvB的适用条件是什么？（v ┻ B）

当v∥B时，F洛=0（类比安培力，B∥L时F安=0）

学生思维发散：当v与B既不垂直，又不平行时，洛伦兹力的大小又如何求？

(处理方法类比安培力：将磁感强度或速度分解)

四．应用

F

洛伦兹力是一种非常重要的力，它的应用也非常广泛．例如在电视机显像管中就用到了洛伦兹力。

展示图片说明：电视机荧光屏要显示出图象，一定要有电子打到荧光屏各处。显像管的电子枪能产生大量高速运动的电子，但是这些电子都从同一个枪口射出，应该沿同一个方向运动，那么它是利用什么作用使电子打到荧光屏的各个地方呢？偏转线圈的磁场。

思考：施加怎样的磁场才能使电子打到荧光屏最左边的这点呢？若要打到最右边的点呢？若要使电子打到荧光屏的位置从最左边逐渐向最右边移动呢？像这样，在电视机屏幕上有光点从左边移动到右边，这在电视技术中叫做行扫描。在实际的电视技术中，行扫描的时间是非常短暂的，？

动画演示：扫描

教学流程：

洛伦兹力的方向 →

假设

→

验证

洛伦兹力大小

→

建立模型

→

得到结论→应用

小

结

1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。

2.洛伦兹力的方向：左手定则

3.洛伦兹力大小：电荷的运动方向与磁场方向垂直，F洛=qvB

电荷的运动方向与磁场方向平行，F洛=0

当v与B既不垂直，又不平行时，F洛=qvBsinθ

板

书

设

计

授

课

反

思

与

心

得