2.3 洛伦兹力教案

第一篇：2.3 洛伦兹力教案

3.3

洛仑兹力和显像管

教学目标

1、知识与技能

（1）了解磁铁使阴极射线管中电子流偏转的原理，以及洛伦兹力的应用。（2）学习和理解洛伦兹力的表达式和方向的判断方法。（3）学会利用洛伦兹力原理解决相关问题。

2、过程与方法

（1）仔细观察磁体对电子流作用的实验现象，并认真参与到洛伦兹力表达式推导的过程。（2）通过这节的观察、分析、推理和总结，培养学生发现问题、解决问题的思维方法和能力

3、情感态度与价值观

（1）播放极光和电视直播图片，增进学生对自然科学的探究兴趣，及对生活和科学的热爱。

（2）通过本节的观察和探究，培养学生认真、严谨、求实的科学态度。

（3）本节把自然、生活、实验同基本的科学原理紧密结合在一起，培养学生将现象与理论结合得到真理的辨证哲学观。

一、教学方法

演示法、讲授法、探究法

二、教具与媒体

永磁体、高压电源、阴极射线管、多媒体及课件

三、教学过程

（一）创设情境，导入新课

1、播放两张极光图片。注释：南北极出现绚丽多彩的极光。提问：想知道极光是怎样形成的吗？

2、播放一张电视直播图片。注释：电视给人们的生活带来变化和舒适。提问：想知道电视是怎样显现图像的吗？

导语：美妙的大自然和舒适的现代生活背后，蕴藏着朴素的科学原理。这节课我们就来学习磁场对运动电荷的作用。

（二）进入新课，科学探究

1、实验

在第一节我们知道磁场对电流产生安培力，而电流是自由电荷定向运动形成的。那么，磁场会不会对运动电荷产生作用呢？

给阴极射线管两端接上高压电源，电子从阴极射向阳极，形成电子流。电子流侧射在荧光板上使其发光，显示出电子流的轨迹。

未加磁场时，电子流的轨迹是一条直线。

图1 阴极射线管

① 把一条形磁铁N极靠近电子流，电子流向下 偏移；用S极，电子流又向上偏移。

结论：运动电荷在磁场中受到作用力，力的方向跟磁场方向有关。

2、洛伦兹力

（1）含义：运动电荷在磁场中受到的力

（2）大小：①洛伦兹力与安培力：当大量电荷定向运动时，每个运动电荷受到的洛伦兹力叠加起来，在宏观上表现为安培力。②公式的推导：

通电导线与磁场垂直时，导线受到的安培力为

F安IlB

那么导线中运动电荷洛伦兹力又为多少呢？

如图2所示，设有一通电导体垂直置于磁场中，图2安培力与洛伦兹力 导体中单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷的速率为v，在时间t内，横截面S上的电荷通过的位移为lvt，通过的体积VSlSvt，则体积V内的电荷数目为：

NnVnSvt 总电荷量为

QNqqnSvt

电荷定向运动产生的电流为

IQnqvS t这就是电流的微观表达式。安培力的公式又可写为

F安IlB(nqvS)(vt)B

又F安为N个F洛叠加起来的合力，有

F安NF洛

所以

F洛F安N(qnvS)(vt)BqvB

nSvt这就是v与B垂直时，运动电荷的洛伦兹力公式。② 特殊式：vB,F洛qvB

③ 一般式：v与B夹角为时（如图4），将B分解为平行于v分量B∥= Bcos，B∥不产生洛伦兹力；垂直于v

n，B产生的洛伦兹力 的分量BBsiF洛qvBsin

图3

v与B夹角为 qvB 2 这就是v与B夹角为时，洛伦兹力的一般表达式。

（3）方向：洛伦兹力的方向用左手定则判断：让磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动方向，拇指指向洛伦兹力方向。负电荷的受力方向与正电荷相反。如图4所示 讨论：①F洛跟B、v垂直

②F洛只改变v方向而不改变大小 ③F洛永不做功，PF洛vcos90=0

图4判断洛伦兹力方向 课堂练习：

1.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的 匀强磁场中,则（）

A.磁场对电子的作用力始终不变.B.磁场对电子的作用力始终不做功

C.洛伦兹力的功率为 PF2洛vqvB

D.电子的动能始终不变

2、课本123页例题

3、洛伦兹力的应用

（1）解释极光现象：利用运动电荷在磁场中受力可解释极光现象。来自太阳的高速带电粒子到达南北极上空，在地磁场中粒子受洛伦兹力而偏转，再与空气分子碰撞而使空气发出耀眼夺目的极光。

（2）制成电视显像管：显像管中阴极发出的电子在磁场中偏转，偏转后的电子打在荧光屏上各个区域，使荧光屏发光，显现出各类图像。

第二篇：公开课洛伦兹力教案

5.5探究洛伦兹力

第一课时

知识与技能目标

1、通过实验探究，认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；

2、理解洛伦兹力的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。

过程与方法

观察实验现象，思考总结洛伦兹力的左手定则；理论推导→洛伦兹力的大小 情感态度价值观

让学生亲身感受物理科学探究活动，理论推导学习物理。教学过程

让学生观察多媒体中有趣的极光现象（磁场对电粒子作用形成）地球：大磁体

太空存在一些高速带电粒子 复习：

学习安培力：磁场对电流的作用

电流：定向移动的电荷形成 思考：“磁场对电流的安培力”与“磁场对自其中运动电荷的作用力”之间的关系？ 引出洛伦兹力f洛（N）

洛伦兹力

f洛方向大小

本节课从“方向”和“大小”两个方面认识洛伦兹力。

一、洛伦兹力的方向

观察实验，回答课本P116117三个问题。

（1）、无磁场时：径迹为直线

（2）、加磁场时：电子束偏转

（3）、调换磁场方向：电子束偏转方向改变 学生思考：由以上能得到什么结论？ 安培力：FI,FB左手定则

洛伦兹力f洛：f洛，f洛B（能否用左手定则判断？）学生根据安培力的左手定则总结洛伦兹力的左手定则。

洛伦兹力的方向符合左手定则：

——伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线穿过手心（保证磁感线与大拇指垂直），四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．

对于负电荷呢？ 练习：刚才实验（电子束所受到洛伦兹力的方向）

二、洛伦兹力的大小（V⊥B）

学生讨论完成理论推导

设：导线内单位体积内的电荷数为n，每个电荷的电量为q，电荷定向运动的速度为v，阴影部分导线内电荷数为N 导线中的电流：Inqsv

所受到的安培力：FBILBnqsvL 运动电荷的总数：NnsL

F单个运动电荷所受到的作用力：fNqvB

洛伦兹力的大小：讨论：当vB时，当v//B时，f洛qvB

f洛qvB

f洛0

当v与B的夹角θ时，f洛qvBsin

回头来想想：f洛qvB与FBIL的关系

1、安培力是洛伦兹力的宏观表现

2、洛伦兹力是安培力的微观本质

随堂练习：导学案第2题

审题分析：从题目读出题眼：带电粒子沿直线运动

从图知：在此空间存在着电场和磁场→即存在电场力和洛伦兹力 由以上可知：要求洛伦兹力和电场力处于二力平衡 所以列方程：qEqvB

vEB

（只与电场强度和磁感应强度有关）解得作业：课本P1201、2

第三篇：3.5《探究洛伦兹力》教案

3.4洛伦兹力

范波

教学目标

（一）知识与技能

1、通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。

2、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

3、了解速度选择器。

（二）过程与方法

通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。

对比安培力与洛伦兹力，从理论上到处洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。

（三）情感、态度与价值观

由实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度。

由理论推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。教学重点

1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

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。教学难点

1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

2、洛伦兹力方向的判断。教学过程

（一）引入新课 教师：（复习提问）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

解答如下：

-2若已知上图中：B=4.0×10 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：

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：电荷的定向移动形成电流。教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 学生：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］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。

教师：说明电子射线管的原理：

从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，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。

学生：观察实验现象。

实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将条形磁体靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。

学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。

（二）进行新课

1、洛伦兹力的方向

教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。

我们用安培定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。（投影）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

［投影片出示练习题］

（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。

甲

乙

丙

丁 教师引导学生分析得：

洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。

2、洛伦兹力的大小

教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。

如图，以一根长为L，横截面积为S、通过的电流为I的导线为研究对象，请你完成如下问题：

（1）（2）（3）（4）设导线中单位体积内所含的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷定向移动的平均速率为v，如何计算通过导线的电流I？

设直线导线处在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直，如何求出该段电流受到的安培力F？

如何计算该段导线中总的自由电荷数N？

若把安培力F看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力f的矢量和，能求出f吗？

F洛F安nLSBILnLSnqvSLBnLSqvB

教师：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？

F洛qvBsin

教师指出：上式中各量单位：F洛为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）

投影片出示课本例题并引导得出速度选择器原理。

3、带电粒子在磁场中的运动

F洛=qvB=mv2/R

R=mv2/qB T=2πR/v=2πm/qB

第四篇：洛伦兹力教案

第2节

磁场对运动电荷的作用

一、教材分析

本节选自高中物理选修3—1（山东科学技术教育出版社）第6章《磁场对电流和运动电荷的作用》的第2节。这节内容从磁铁偏转电子流这一实验现象出发，经过严密的逻辑推理得到磁场对运动电荷的作用力的公式，及其作用力的方向判断，最后列举例题，加深学生对知识的巩固。

二、学情分析

探究洛伦兹力所需要的知识和原理包括安培力公式、电流的微观表达式以及磁感应强度等，在本节之前电场、磁场的学习中均有涉及。因此，学生应该具备相应的知识基础参与本节的探究过程。

三、教学目标

1、知识与技能

（1）了解磁铁使阴极射线管中电子流偏转的原理，以及洛伦兹力的应用。（2）学习和理解洛伦兹力的表达式和方向的判断方法。（3）学会利用洛伦兹力原理解决相关问题。

2、过程与方法

（1）仔细观察磁体对电子流作用的实验现象，并认真参与到洛伦兹力表达式推导的过程。（2）通过这节的观察、分析、推理和总结，培养学生发现问题、解决问题的思维方法和能力

3、情感态度与价值观

（1）播放极光和电视直播图片，增进学生对自然科学的探究兴趣，及对生活和科学的热爱。

（2）通过本节的观察和探究，培养学生认真、严谨、求实的科学态度。

（3）本节把自然、生活、实验同基本的科学原理紧密结合在一起，培养学生将现象与理论结合得到真理的辨证哲学观。

四、教学方法

演示法、讲授法、探究法

五、教具与媒体

永磁体、高压电源、阴极射线管、多媒体及课件

六、教学过程

（一）创设情境，导入新课

1、播放两张极光图片。注释：南北极出现绚丽多彩的极光。提问：想知道极光是怎样形成的吗？

2、播放一张电视直播图片。注释：电视给人们的生活带来变化和舒适。提问：想知道电视是怎样显现图像的吗？

导语：美妙的大自然和舒适的现代生活背后，蕴藏着朴素的科学原理。这节课我们就来学习磁场对运动电荷的作用。

（二）进入新课，科学探究

1、实验

在第一节我们知道磁场对电流产生安培力，而电流是自由电荷定向运动形成的。那么，磁场会不会对运动电荷产生作用呢？

给阴极射线管两端接上高压电源，电子从阴极射向阳极，形成电子流。电子流侧射在荧光板上使其发光，显示出电子流的轨迹。

① 未加磁场时，电子流的轨迹是一条直线。② 把一条形磁铁N极靠近电子流，电子流向下 偏移；用S极，电子流又向上偏移。

结论：运动电荷在磁场中受到作用力，力的方向跟磁场方向有关。

图1 阴极射线管

2、洛伦兹力

（1）含义：运动电荷在磁场中受到的力

（2）大小：①洛伦兹力与安培力：当大量电荷定向运动时，每个运动电荷受到的洛伦兹力叠加起来，在宏观上表现为安培力。②公式的推导：

通电导线与磁场垂直时，导线受到的安培力为

F安IlB

那么导线中运动电荷洛伦兹力又为多少呢？

如图2所示，设有一通电导体垂直置于磁场中，图2安培力与洛伦兹力 导体中单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷的速率为v，在时间t内，横截面S上的电荷通过的位移为lvt，通过的体积VSlSvt，则体积V内的电荷数目为：

NnVnSvt 总电荷量为

QNqqnSvt

电荷定向运动产生的电流为

IQnqvS t这就是电流的微观表达式。安培力的公式又可写为

F安IlB(nqvS)(vt)B

又F安为N个F洛叠加起来的合力，有

F安NF洛

所以

F洛F安N(qnvS)(vt)BqvB

nSvt这就是v与B垂直时，运动电荷的洛伦兹力公式。③ 特殊式：vB,F洛qvB

④ 一般式：v与B夹角为时（如图4），将B分解为平行于v分量B∥= Bcos，B∥不产生洛伦兹力；垂直于v的分量BBsin，B产生的洛伦兹力

F洛qvBsin qvB这就是v与B夹角为时，洛伦兹力的一般表达式。

图v

与B夹角为

（3）方向：洛伦兹力的方向用左手定则判断：让磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动方向，拇指指向洛伦兹力方向。负电荷的受力方向与正电荷相反。如图4所示 讨论：①F洛跟B、v垂直

②F洛只改变v方向而不改变大小 ③F洛永不做功，PF洛vcos90=0

图4判断洛伦兹力方向 课堂练习：

1.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的 匀强磁场中,则（）

A.磁场对电子的作用力始终不变.B.磁场对电子的作用力始终不做功

C.洛伦兹力的功率为 PF洛vqv2B

D.电子的动能始终不变

2、课本123页例题



3、洛伦兹力的应用

（1）解释极光现象：利用运动电荷在磁场中受力可解释极光现象。来自太阳的高速带电粒子到达南北极上空，在地磁场中粒子受洛伦兹力而偏转，再与空气分子碰撞而使空气发出耀眼夺目的极光。

（2）制成电视显像管：显像管中阴极发出的电子在磁场中偏转，偏转后的电子打在荧光屏上各个区域，使荧光屏发光，显现出各类图像。

七、板书设计

第2节

磁场对电荷的作用

1、实验

结论：磁场对运动电荷产生作用

2、洛伦兹力

（1）含义：运动电荷在磁场中受到的力（2）大小：①F安为F洛的宏观表现 ②推导

③特殊式：vB时，F洛=qvB

④一般式：v与B夹角为时，F洛=qvBcos

(3)方向：左手定则：磁感线垂直穿过左手心，四指指向电流方向，拇指指向洛伦兹力方向

第五篇：洛伦兹力的教学设计

探究洛伦兹力的教学设计

宁陕中学：周 华

★教学目标（1）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；

2、知道洛伦兹力大小的推导过程；（2）过程与方法：

1、通过对安培力产生原因的猜测，培养学生的联想和猜测能力；

2、通过演示实验，培养学生的观察能力。

3、通过类比的方法培养学生通过旧知识获得新知识的能力

4、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；（3）情感态度与价值观：

培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理，通过实验验证，使学生认识到洛伦兹力的存在。★教学重点

1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

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。★教学难点

洛伦兹力大小推导过程 ★教学方法

实验观察法、讲述法、分析推理法 ★教学用具：

电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片 ★教学过程

（一）引入新课

教师：（复习提问）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

学生上黑板做，解答如下：

（2）电流是如何形成的？ 学生：电荷的定向移动形成电流。

教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？

学生：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］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1

教师：说明电子射线管的原理：

从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，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。

学生：观察实验现象。

实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。

学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。

（二）进行新课 洛伦兹力的方向和大小

教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。

我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。

左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场

中所受洛伦兹力的方向。

如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

［投影片出示练习题］

（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； 乙中负电荷所受的洛伦兹力方向向上；

丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内； 丁中负电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸外 教师：下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。

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。

教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。

若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，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。

教师：这段导体所受的安培力为多大？ 学生：F安=BIL

教师：电流强度I的微观表达式是什么？ 学生：I的微观表达式为I=nqSv

教师：这段导体中含有多少自由电荷数？ 学生：这段导体中含有的电荷数为nLS。

教师：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？

学生：安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以

F洛F安nLSBILnqvSLBqvB nLSnLS教师：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？ 学生：F洛qvBsin

（三）课堂小结：

本节主要介绍了洛伦兹力的概念以及洛伦兹力方向和洛伦兹力大小的推导公式

（四）课堂检测:

【例题1】判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向 ：

【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。

【例题3】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动．求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性．

解：由于物体所受重力的方向竖直向下，所以洛伦兹力的方向一定竖直向上，这样才能使物体做匀速直线运动。物体带正电。

fqvBmgmgBqv(五)板书设计：

一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 ★：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。

二、洛仑兹力的方向：

左手定则-------伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．

★

若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向 三：洛仑兹力的大小

1、f=qvB（B与V垂直），2、f=0（B与V平行）

3、f=qvBsinθ（θ为v与B的夹角)

(六)教学反思：

本节课内容有点多，所以在处理洛伦兹力大小时，时间有点紧。学生在展示时时间不够，且应该让多让几个学生上来推导，然后再进行评议。下次再讲时内容安排少一点。