1.2磁场对运动电荷的作用力教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.2磁场对运动电荷的作用力 教案
【教材分析】
（一）教材分析
洛伦兹力的方向和大小是本节教材内容的重点，实验结合理论探究洛伦兹力的方向，再由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一过程。
“洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？”教科书提出这样两个问题供学生思考与讨论，是新课标教科书重视“过程与方法”教学目标的体现。课堂教学中可以组织学生开展小组讨论，然后通过交流发言得出正确结论。
【学情分析】
（一）学情分析
本节是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，还是力学分析中重要的一部分。学好本节，对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题，有很大的帮助。
【教学目标】
（一）教学目标
通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用．
2．知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．
3．了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力．
4．了解电视显像管的基本构造和工作原理．
【教学重难点】
（一）教学重难点
教学重点：
计算洛伦兹力的大小
判断洛仑兹力的方向
教学难点：
洛仑兹力的方向
负电荷所受洛仑兹力的方向
【新课导入】
（一）新课导入
我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？
展示图片：介绍阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置。
【新课讲解】
（一）洛伦兹力的方向
洛仑兹力的方向
从安培力的方向出发，分析得出洛仑兹力的方向
演示
观察电子束在磁场中的偏转
抽成真空的玻璃管的左右两极分别连接到高压电源的两极时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
没有电场时，电子束成一直线。如果在电子束的路上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲。改变磁场方向，电子束会相反方向弯曲。
运动的电荷在磁场中受到的洛仑兹力的方向，与运动方向与磁感应强度方向都垂直。
洛仑兹力的方向可以用左手定则判定，伸开左手，让拇指与其任四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中受到的洛仑兹力的方向；
负电荷受力方向与正电荷受力方向相反；
垂直 不垂直
（一）洛伦兹力的大小
洛伦兹力的大小
思考与讨论：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。
这段导体所受的安培力为 F安=BIL
电流强度I的微观表达式为 I=nqSv
这段导体中含有自由电荷数为 N=nLS。
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，所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为
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
上式中各量的单位：
为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）
思考与讨论：
同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？
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。
（一）电子束的磁偏转
电子束的磁偏转
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直。当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，会发生偏转。
电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。电子枪发射电子，经过偏转线圈时受到洛伦兹力发生偏转，之后发到荧光屏上，使其发光。
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，电子的水平分速度是由竖直方向的磁场控制的，电子的竖直分速度是由水平方向的磁场控制的。
【板书】
（一）板书
1.2磁场对运动电荷的作用力
1、洛伦兹力的方向：左手定则
2、洛伦兹力的大小：
【课后反思】
（一）课后反思
① 学生通过电流与电荷的关系，很容易理解安培力与洛伦兹力之间的关系，但在判断负电荷的受力时用手不够灵活，要多加练习。
② 教学中，因为有安培力的知识作为基础，那么洛伦兹力的公式的推导，完全可以参照安培力的，所以不用花过多的时间在推导上，应该把时间用在如何判断洛伦兹力的方向上。