3.5《探究洛伦兹力》教案（样例5）

第一篇：3.5《探究洛伦兹力》教案

探究洛伦兹力

★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：

若已知上图中：B=4.0×10-2 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。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）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？

（2）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？

（3）如何计算该段导线中总的自由电荷数N？（4）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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？

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。

【练习】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．

3、课堂小结

（1）洛伦兹力：磁场对运动电荷的力。（2）洛伦兹力方向判断方法： 左手定则

（3）洛伦兹力一定与速度方向垂直，所以洛伦兹力一定不做功。（4）洛伦兹力的大小：f=qvB（5）速度选择器：v=E/B

4、反馈练习

【例1】

如图16－51所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子

（）A．一定带正电

B．一定带负电 C．一定不带电

D．可能带正电或负电，也可能不带电

【例2】带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是（）

A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同。B．如果把＋q改为－q，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变。

C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用。D．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小。

【例3】如图16－52所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，有一正离子恰能沿直线从左到右水平飞越此区域，则 [

]

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

第二篇：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

第三篇：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。

第四篇：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

第五篇：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