运动电荷在磁场中受到的力教学设计

第一篇：运动电荷在磁场中受到的力教学设计

高中物理教学设计

选修3-1第三章第5节

《运动电荷在磁场中受到的力》

17号选手

2016年10月27日

教师格言：因材施教、教学相长

第三章磁场

3.5 磁场对运动电荷的作用力

★新课标要求

（一）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力。

2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

3、知道洛伦兹力大小的推理过程。

4、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。

5、理解洛伦兹力对电荷不做功。

6、了解电视机显像管的工作原理。

（二）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。

（三）情感、态度与价值观

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

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

一、引入新课 教师：让全体同学

1,观看东方卫视的极光视频，2、观看磁场对示波器图像的影响。

［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

1、洛伦兹力的方向

教师讲述：通电导线在磁场中所受到的力叫安培力，电荷的定向移动形成电流，运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力，推理和猜想：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 问题：安培力的方向用左手定则判定，那么洛伦兹力的方向能不能也用左手定则来判定呢？

实验验证：（投影）学生观察

结论：洛伦兹力的方向也用左手定则来判定

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。回到导学案：

［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

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

2、洛伦兹力的大小

教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。

思考与讨论：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。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。

①，求导线中自由电荷的总数和总电量？

N=SLn

Q=qN=qsLn

②、导线中的自由电荷以速度为V做定向运动形成电流。求自由电荷从导线一端运动到另一端的时间？通过导线的电流？

Lt=V=Q=nqvst③、求导线受到的安培力大小？根据F=Nf,求出导线中每个自由电荷受到的洛伦兹力f？

F=BL=B(nqvs)L=BNqvf=F=qvBN

结论：洛伦兹力的大小

① 当 v⊥B 时,f = qvB

② 当 v∥B(V=0)时，f = 0

（电荷不受洛仑兹力作用）

③ 当v与B之间有一定夹角θ时，f = q v B sin θ

思考与讨论：图为地磁场的分布图，地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强？

地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极地区最弱 思考：你能解释为什么极光只在两极出现了吗？ 学生用左手定则解释

3.洛伦兹力的特点

（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。

（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不改变速度的大小，只改变速度的方向。

4、电视机显像管的工作原理 思考与讨论：

1）．若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？

2）．若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？

3）．若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？

演示自制动画：帮助学生了解电视机显像管工作原理

小结：

1、洛伦兹力的方向

2、洛伦兹力的大小

3、洛伦兹力的特点

4、电视机显像管的工作原理

三、课后练习

四、板书设计

运动电荷在磁场中受到的力—洛伦兹力

1、洛伦兹力的方向：用左手定则判定

2、洛伦兹力的大小： ① 当 v⊥B 时,f = qvB

② 当 v∥B(V=0)时，f = 0

（电荷不受洛仑兹力作用）

③ 当v与B之间有一定夹角θ时，f = q v B sin θ

3、洛伦兹力的特点：洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度方向，洛伦兹力不做功

4、电视机显像管的工作原理

五、教学反思

投影片出示练习题：

练习

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？

学生分析求解，教师巡回指导：

f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N 练习

2、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_______ A．竖直向下沿直线射向地面 C．相对于预定点稍向西偏转

B．相对于预定地面向东偏转 D．相对于预定点稍向北偏转

学生分析解答：B。地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。

2、电视显像管的工作原理

教师：引导学生阅读教材相关内容，思考并回答问题。电子束是怎样实现偏转的？ 在图3.5－4中，如图所示：

（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？

（3）要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？ 学生：思考并回答问题：

（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该垂直纸面向外（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该垂直纸面向里

（3）要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。

教师：电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光能？ 学生阅读教材，进一步了解显像管的工作过程。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究 ☆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】如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是

答案：D ☆洛伦兹力的大小

【例3】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

Bv+E

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：BD 【例4】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中

A．做圆周运动

B．沿轴线来回运动 D．做匀速直线运动 C．做匀加速直线运动

解析：通电长螺线管内部的磁场方向始终与中轴线平行，带电粒子沿磁场方向运动时，不受洛伦兹力，所以一直保持原运动状态不变，正确答案是D。

答案：D ★课余作业

完成P103“问题与练习”第1、2、5题。书面完成第3、4题。★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

（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。

第二篇：运动电荷在磁场中受到的力教学设计

《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计

【教学设计思路】

普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》既是安培力知识的延续，又是下一节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的铺垫。高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力，对现象──猜想──理论推导──实验验证等科学研究方法有一定的基础，本节课通过实验创设各种问题情景、引导，激发学生学习的兴趣，促进学生思维。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识能有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起，让学生掌握分析研究物理的基本方法与技能，为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。

【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；

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。

2．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。

3．情感态度与价值观：

培养学生的科学思维和研究方法，培养学生的观察、分析、推理能力。激发学生热爱学习、探索宇宙的欲望。

【教学重点、难点】

重点：洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。

难点：洛伦兹力计算公式的推导过程。

【实验器材及教学媒体的选择与使用】

阴极射线管、多媒体投影系统

【教学方法】

讲授法、实验法、讨论法。

【教学过程】

引入新课：

观看神奇的极光短片。

请问这些美丽的极光一般出现在什么区域？（地球的南、北极地区）

简单介绍极光，并提出疑问：运动电荷在磁场中是否受到力作用？是什么力？方向如何？大小如何？带着一些列的疑问我们走进课堂。

出示教学目标

复习提问：

1、安培力的大小和方向。

2、电流是怎样形成的？它的微观表达式是什么？（式中各量的意义）。

一、探究：运动电荷在磁场中是否受到力的作用？

1、现象：极光短片

2、猜想：受力？不受力？

3、实验验证：

（1）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“7”字型长条的荧光屏上，激发荧光，显示电子束的运动轨迹。

（2）演示：

①在没有外磁场时，电子束沿直线运动

提问：电子束的直线运动说明了什么？

电子不受力的作用。

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。

提问：电子束的偏转说明了什么？

电子受到力的作用。

4、结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜想成立。

磁场对运动电荷有力的作用叫洛伦兹力。之所以叫洛伦兹力是为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。

洛伦兹力既然是一个力，那我们应该研究它的什么呢？

方向、大小。

二、探究洛伦兹力的方向

1． 问题： 洛伦兹力方向如何判断？

2． 猜想：左手定则？右手定则？

3． 理论分析：引导学生思考安培力与洛伦兹力之间的关系：

电流是由定向运动的电荷所形成的，安培力是作用在运动电荷上的力（洛伦兹力）的宏观表现

4． 实验验证

再次观看演示实验，改变磁场方向，分析实验现象，引导学生猜想洛伦兹力的方向跟什么因素有关？

2．。

提出猜想：洛伦兹力的方向可能可以用左手定则判定

实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。在黑板上作图表示，验证洛伦兹力的方向是否可以用左手定则判定。

设计思想：体现物理是以实验为基础的学科，科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。培养学生科学研究最基本的思维方法：分析推理──猜想──实验验证──得出结论。

引导学生总结洛伦兹力的方向的判断──左手定则的具体内容：

伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，若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，若四指指向是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。

（强调：四指指向是负电荷运动的反方向）

三、洛伦兹力大小的探究

安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判断方法相同，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？

点拨学生：建立物理模型，注意分析问题情景的关键点。

问题情景：设有一段横截面积为S的通电导线，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v，取时间t内电荷经过的长度对应的导体为研究对象（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。）

1．在时间t内的通过截面的粒子数为多少？（N=nvSt）

2．算出q与电流I的关系？（I=nqvS）

3．导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线受到的安培力有多大？（F安=BIL）

4．安培力F安可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F的合力，则每个电荷所受的洛伦兹力多大？（F洛=qvB）

设计思想：这是本课的难点，结合教材中的思考与讨论、根据学生的认识规律将复杂问题简单化，设置四个小问题让学生依次去探究，这样就为生学生提供解决问题的逻辑线索，降低解决问题的难度，锻炼学生的逻辑推理能力。在推理过程中，渗透宏观世界与微观世界的联系，以及解决物理问题的一种思想（通过设置一些中间量，最后将其消掉得出我们所需要的结论）。

（巡视学生推导情况并进行根据实际情况，进行个别指导点评学生的成果，并进一步引导学生分析结论）

提问：该公式F洛=qvB的适用条件是什么？（电荷的运动方向与磁场方向垂直）

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，设当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时，F洛=qvBsinθ。此问题教学大纲不做要求，有兴趣的同学课下再探讨。）

设计思想：将安培力和洛伦兹力的大小关系作比，既能自然地推倒出洛伦兹力的大小问题，又能将洛伦兹力和安培力的处理方法有效统一，提高教学效率。

四、洛伦兹力的实际应用

理论来自于实践，更要服务于实践。

1．既然我们已经知道的洛伦兹力大小和方向的判断方法，请学生试着分析地磁场对宇宙射线的阻挡作用和极光为什么总是出现在两极？

（地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极地区最弱）。

同时可请两位学生分别扮演地球和从宇宙射来的带电粒子，模拟带电粒子在地磁场作用下的偏转情况。

设计思想：联系实际，照应开头。学生的角色扮演一方面可活跃课堂气氛，另一方面有利于学生的空间判断能力的培养。

2．电视显像管的工作原理

（1）原理：应用电子束磁偏转的道理。

（2）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成，介绍各部分的作用。按照课本“思考与讨论”，学生分组讨论，得出结论。

设计思想：学生分组讨论电视显像管的工作情况，即是对磁场对运动电荷的作用的一种具体应用，也能让学生与课本、学生与学生间充分对话，培养学生运用知识和总结规律的能力。

【课堂小结】

（让学生去总结本节课的主要内容）

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。

洛伦兹力的方向：左手定则

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

【课外探究，发散思维】

让学生根据所本节所学的知识去探究生活和科技中还有哪些应用洛伦兹力的例子，课后进行交流。这样设计可以增强学生学习的兴趣，开阔学生的视野，使学生的思维得到发散。

【教学反思】

1．教学各项目标基本完成。

2．现象——分析推理──猜想──实验验证──得出结论是科学研究最基本的思维方法，要给学生更多的思维空间，探究层次还可深入些。

3．课堂处理过程要注意关键位置的引导，还应更关注学生的个体差异。

4．在今后教学中多设置探究题目，让学生探究得出结论，培养学生自主学习的能力，提高教学效率。

第三篇：运动电荷在磁场中受到的力——说课稿

《运动电荷在磁场中受到的力》说课稿

一.说教材分析

1.物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。从新课程改革以来，几乎每年高考都有涉及洛仑兹力的计算大题，由此，足以说明其重要性。

2.教材结构：分三部分首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。

教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。

二.说学情分析

1.知识与能力基础

学生已具备力学、电磁学相关知识，学习完磁场对通电导线作用即安培力。并且也熟悉一直以来物理学的“提出问题—猜想假设—实验验证”的科学探究方法。而且高二的学生已经有了一定的观察、分析、推理能力及空间想象能力，是学习洛仑兹力的能力基础

2.思维障碍

对微观粒子具体运动形态模糊不清，容易导致洛伦兹力大小学习过程产生困难。

三.说教学目标：

知识与技能：

1.通过实验，认识洛伦兹力，理解洛伦兹力跟安培力之间的关系。会判断洛伦兹力的方向。

2.了解洛仑兹力公式的推导，会计算洛伦兹力的大小。

3.会运用洛伦兹力对运动电荷不做功分析带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，并能推导其半径和周期。

过程与方法：

1.观看“神奇的极光”幻灯片，复习安培力，从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛仑兹力的作用。分析讨论形成洛伦兹力的概念。

2.通过观察阴极射线管中电子束在磁场中的偏转实验探究洛伦兹力的方向，总结归纳出左手定则，体验研究物理学的实验方法。

3.利用多媒体课件对比安培力和洛伦兹力，建立电流的微观模型，导出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。

4.分析论证、实验验证，探究微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。提高学生的分析探究能力。

情感态度与价值观：

1.由实验观察得知洛伦兹力的存在及洛伦兹力方向判定，培养实事求是的科学态度。

2.由建立模型推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。

3.由推理分析、实验验证微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律，提高学生的分析探究能力，树立科学思想。

教学目标依据：依据高中物理新课程标准。

重点、难点分析：

1．重点：⑴、安培力是洛伦兹力的宏观表现；

⑵、根据F洛、V、B三者的方向关系，会判断洛伦兹力方向；

⑶、会计算洛伦兹力大小。

重点依据：掌握了以上两点，才能全面深刻地认识洛伦兹力，是后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，是力、电、磁综合问题学习的基础。

2．难点：⑴、洛伦兹力公式的推导；

⑵、微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。

难点依据：洛伦兹力探究学习过程中，学生从宏观到微观是难点，运用已有知识推理分析问题其能力要求较高。

四.说教法、学法

在教学中以实验探究方法为主，辅之讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法，教学中注重启发学生的思维，培养学生间协作精神，加强师生间的双向活动。

五.说教学过程

探究一：洛仑兹力

1、新课引入（提出问题--猜想假设--实验观察）

推理：观赏了美丽、神奇的极光照片，从英国科学杂志《自然》2002粘4月11日刊登论文讲述了地磁场日益严重的弱化，导致一些人造卫星出现电子故障，引起科学界对这个问题的普遍关注。在领略奇妙物理现象的同时，引发对环境思考，体会地球的和谐与脆弱，激发保护环境意识。情景史料引入，引人入胜。

实验探究一：提出问题—猜想假设—实验验证

①当一段直导线垂直放置在磁场中时不受安培力的作用，当直导线垂直与磁场方向并且通上电流以后有最大安培力的作用，电流在磁场中受到安培力作用。

②电流是怎样形成？

③磁场对这些运动着的电荷是否也有作用力？

学生猜想：磁场对运动电荷有（无）作用力 验证：演示实验—射线管（激起求知欲好奇心）

现象：在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的，若把射线管放在磁铁的磁场中，电子束运动的径迹发生了弯曲。

说明：运动电荷受到磁场的作用力-------洛伦兹力。介绍阴极射线管：

从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到真空管中的惰性气体，使惰性气体发光，可以显示电子束的运动轨迹。

（1）实验现象：在没有外加磁场时，电子束沿直线运动；如果把射线管放在蹄形磁体的两极间，荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲。通过演示实验“阴极射线在磁场中的偏转”让学生确信洛伦兹力的存在，发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系，推断洛伦兹力的方向可以依照左手定则来判断。

实验结论：运动电荷确实受到了磁场力的作用。

（板书）：

一、洛伦兹力——物理上把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。概念的强调有助于学生形成严谨 的科学态度

荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。

探究二：洛仑兹力方向（提出问题--猜想假设--实验验证—总结练习）

提出问题：我们回顾一下电流形成和电流方向的规定；安培力方向的判定方法：左手定则。根据上面实验的一束电子流在磁场中的偏转情况，洛伦兹力又是安培力的微观表示，你能否分析得到一个判断洛仑兹力方向的方法呢？ 猜想假设：磁场对电流的作用力实质上就是磁场对运动电荷作用力。也就是说洛伦兹力可能与电荷的运动方向、磁场方向有关。安培力的方向用左手定则来判断，洛伦兹力是否也可以采用同样方法。

实验验证：观察阴极射线的电子流在磁场中的运动，先判断电流的方向，用左手定则判断安培力的方向，推断得到电子的受力方向。由学生交流自己的判断方法。总结练习：今天同学们共同研究得出洛仑兹力方向使用左手可以判定，总结刚才左手判断的方法，就是左手定则，练习教材课后题。

通过练习提醒学生注意：电荷所受的洛伦兹力既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向。即垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面。若不垂直怎样，设疑引思考。

探究三：洛仑兹力大小（建立模型—小组讨论—得出结论）建立模型：以上的我们讨论了洛仑兹力的方向跟磁场方向和运动电荷的速度方向有关。那么洛仑兹力的大小与那些因素有关呢？

小组讨论：安培力是洛仑兹力的宏观表现，要确定洛仑兹力大小，首先要从微观角度上分析确定电流强度大小。

根据以前学习的知识，同学们回忆一下：在t秒内有多少个电荷通过导体某一截面？电流强度的微观表达式是什么？

电流微观表达式：I=nqvs(n:单位体积自由电荷数；q:每个自由电荷电荷量；v:电荷定向移动平均速率；s:导体横截面积。)载流导线所受安培力：F=BIL（B与I垂直）

F=(nqvs)BL=(nLs)qvB(nLs为这段导线含有的运动电荷数)得F洛=qvB(电荷q所受的洛伦兹力)得出结论：F洛=qvB（B⊥V时）F洛=0（B∥V时）

探究四：研究带电粒子在磁场中运动(引导学生用理论解决实际问题，培养实践能力。)电视显像管的工作原理

思考与讨论：

1.如何使电子束打在荧光屏A点和B点？

2.再由B逐渐向A点移动，磁场该怎样变化？（拓展思路）

研究性学习：

1、今天我们学习了带电粒子的运动方向垂直于磁场方向的情形，请同学们自己研究学习（1）B∥V，（2）B⊥V，（3）B与V成θ角，三种情形中洛仑兹力和带电粒子的运动规律。

2、在许多科学仪器和工业设备，例如质谱仪，粒子加速器，电子显微镜，磁镜装置，霍耳器件中，洛伦兹力都有广泛应用。

3、既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力对运动电荷不作功，何以安培力能对载

流导线做功呢？实际上洛伦兹力起了传递能量的作用，它的一部分阻碍电荷运动作负功，另一部分构成安培力对载流导线作正功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。

作业、（1）阅读教材信息浏览“地磁与极光”。

（2）并把P124 1—4做到作业本上。

六.说板书设计

3.5 磁场对运动电荷的作用力

一、洛伦兹力

定义：运动电荷在磁场中受到的力

二、洛伦兹力的方向

1.判定--左手定则

2.特点：B和V方向不一定垂直，F洛必垂直于B、V确定的平面。

三、洛伦兹力的大小

F洛=qvB（B⊥V时）

F洛=0（B∥V时）

F洛=qvBsinθ

（B与V有夹角θ）

四、洛伦兹力的应用

七.说教学效果

由于这节课有实验、课件等增加了课堂的容量。在教学方法上采用了“引导--探究--总结”的的教学方法，学生的学习积极性很高，能主动的融入到课堂中，顺利的完成了教学任务。

第四篇：3.5运动电荷在磁场中受到的力教案

教案

2年 5～6 班

2010年 11 月 10日星期三 课题

运动电荷在磁场中受到的作用力

第56课时

课型

新授课

组长签字

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；

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 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、推理能力。

重点

洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。

难点

洛伦兹力计算公式的推导过程。

教学器材

阴极射线管、蹄形磁铁、多媒体投影系统.教学方法

讲授法、实验法

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？

情境设计

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。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”

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？ 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

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 五．练习略

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

授 课 反 思 与 心 得

板 书 设 计

课堂练习

1．如图-1所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。

2．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 3．在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是（）A．只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同 B．洛伦兹力只改变带电粒子运动方向

C．洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功

D．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用 4．如图-2所示，当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则（）

A．带电粒子速度大小改变 B．带电粒子速度方向改变 C．带电粒子速度大小不变 D．带电粒子速度方向不变

5．如图-3所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是（）

第五篇：3.5运动电荷在磁场中受到的力教案

3.5运动电荷在磁场中受到的力

一、教学目标

（一）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.5、了解电视显像管的工作原理

（二）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。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。

（三）情感态度与价值观

进一步学会观察、分析、推理，培养科学思维和研究方法。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.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.三、课时安排

1课时

四、教学过程：

新课导入：

展示图片：美丽的极光

提出问题：极光到底是如何产生的？

［演示实验］观察磁场阴极射线在磁场中的偏转（100页图3。5--1）［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.------引出新课

（二）新课讲解

1、洛伦兹力的方向和大小（1）、洛伦兹力：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）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.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）

③.F安的方向和洛伦兹力方向关系.（F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和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）（2）、洛伦兹力方向的判断——左手定则

伸开左手，使大拇指和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；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正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（2）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

（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的微观表达式是多少？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 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 = qvB

（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B）

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。

（三）对本节内容做简要小结

（四）巩固新课

（1）复习本节内容

（2）完成“问题与练习” 4、5练习

五、板书设计

一．洛伦兹力

1、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

2、洛伦兹力的方向：左手定则

F ⊥ v

F ⊥ B

3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsinθ

V⊥B

F洛=qVB

V∥B

F洛= 0

4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功

二．电视显像管的工作原理 1.原理 2.构造

六、教学反思

本节课利用美丽的极光来引入新课，新奇的自然现象极大地吸引了学生的兴趣，明显的实验现象使学生很容易总结出磁场对运动电荷有力的作用。通过电荷的定向运动形成电流，推导出伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，由此可以到处洛伦兹力的大小和方向。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转，这种与生活联系紧密的物理知识，能激发学生对物理学科的热爱，培养学生利用所学物理知识解释生活中的现象，体现从物理走向生活的教学理念。