1.2磁场对运动电荷的作用力 学习任务单
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力 学习任务单 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 158.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 21:05:09 | ||
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文档简介
1.2磁场对运动电荷的作用力 学习任务单
学科：物理 年级： 高二
【学习目标】我该学什么？
1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.
3.知道电视显像管的基本原理及基本构造.
【重点难点】
教学重点：会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。掌握洛伦兹力大小的计算。
教学难点：洛伦兹力方向的判断。
【学习过程】问题情境—自主学习—合作探究—展示交流—总结提升。（每个环节要求预设时间）
【学习任务一】洛伦兹力的方向
1.播放极光的视频，教师引导极光现象是怎样产生的呢？教师介绍带电粒子在地磁场的作用下运动方向发生了改变。引导学生猜想磁场对运动电荷有力的作用。（2分钟）
问题情境(2分钟)：通过观察演示实验：
(1)在没有外在磁场时，观察到电子束运动轨迹是什么样的？
电子束的直线运动说明了什么？
(2)蹄形磁铁靠近电子射线管，发现运动轨迹发生了偏转，说明什么
学生观察实验现象得出（2分钟）：在没有外磁场时，电子束沿直线运动（不受力），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（受力了）猜想成立。
结论:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力，为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。我们应该研究洛伦兹力的什么？ (方向、大小)
（3）再次观察演示实验,把磁极对调，分析实验现象，引导学生猜想洛伦兹力方向跟什么因素有关。
2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关
【问题引领】同学们想一下，在上一节课中我们是如何确定安培力方向的 ？洛伦兹力的方向如何判定的？
实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转方向，并改变磁场方向，在黑板上作图表示，验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判定。
洛伦兹力的方向-------左手定则
1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
2.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。
3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。
内容 二、洛伦兹力的大小
探究讨论
【问题】 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呢？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呢？
【问题情境】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的匀强磁场中。求
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
师生共同总结F洛= qvB
适用条件：速度方向与磁场方向垂直
问题引领：电荷的运动方向与磁场相同时不受力，如果运动方向与磁场方向既不平行也不垂直，可仿照之前对安培力大小的讨论
师生共同总结：
在一般情况下，当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力为F=qvBsinθ
1）当v//B时：F洛=0
2）当 v⊥B时：F洛=qvB
3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ
安培力与洛伦兹力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观表现
内容 三．电子束的磁偏转
（一）教师引导：阅读教材第九页电子束的偏转认识显像管结构及工作原理。
思考与讨论：
1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
2.要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？
3.要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
师生共同总结：
1、主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成
2．原理：(1)电子枪发射电子．
(2)电子束在磁场中偏转．
(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
（二）、电视显像管的工作原理
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，这样光点就可以移动，这技术叫扫描。我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。
【达标检测】
1．下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是( )
A．洛伦兹力方向垂直于速度向上 B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
C．粒子带负电 D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
2．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电荷量之比为1∶2，则两带电粒子所受洛伦兹力之比为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
3．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出．在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
4．（多选）一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么( )
A．这个空间一定没有磁场 B．这个空间不一定没有磁场
C．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场
D．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场
5． 显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是( )
6．（多选）如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是( )
A．Ga最大
B．Gb最大
C．Gc最大
D．Gb最小
学科：物理 年级： 高二
【学习目标】我该学什么？
1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.
3.知道电视显像管的基本原理及基本构造.
【重点难点】
教学重点：会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。掌握洛伦兹力大小的计算。
教学难点：洛伦兹力方向的判断。
【学习过程】问题情境—自主学习—合作探究—展示交流—总结提升。（每个环节要求预设时间）
【学习任务一】洛伦兹力的方向
1.播放极光的视频，教师引导极光现象是怎样产生的呢？教师介绍带电粒子在地磁场的作用下运动方向发生了改变。引导学生猜想磁场对运动电荷有力的作用。（2分钟）
问题情境(2分钟)：通过观察演示实验：
(1)在没有外在磁场时，观察到电子束运动轨迹是什么样的？
电子束的直线运动说明了什么？
(2)蹄形磁铁靠近电子射线管，发现运动轨迹发生了偏转，说明什么
学生观察实验现象得出（2分钟）：在没有外磁场时，电子束沿直线运动（不受力），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（受力了）猜想成立。
结论:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力，为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。我们应该研究洛伦兹力的什么？ (方向、大小)
（3）再次观察演示实验,把磁极对调，分析实验现象，引导学生猜想洛伦兹力方向跟什么因素有关。
2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关
【问题引领】同学们想一下，在上一节课中我们是如何确定安培力方向的 ？洛伦兹力的方向如何判定的？
实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转方向，并改变磁场方向，在黑板上作图表示，验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判定。
洛伦兹力的方向-------左手定则
1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
2.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。
3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。
内容 二、洛伦兹力的大小
探究讨论
【问题】 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呢？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呢？
【问题情境】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的匀强磁场中。求
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
师生共同总结F洛= qvB
适用条件：速度方向与磁场方向垂直
问题引领：电荷的运动方向与磁场相同时不受力，如果运动方向与磁场方向既不平行也不垂直，可仿照之前对安培力大小的讨论
师生共同总结：
在一般情况下，当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力为F=qvBsinθ
1）当v//B时：F洛=0
2）当 v⊥B时：F洛=qvB
3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ
安培力与洛伦兹力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观表现
内容 三．电子束的磁偏转
（一）教师引导：阅读教材第九页电子束的偏转认识显像管结构及工作原理。
思考与讨论：
1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
2.要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？
3.要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
师生共同总结：
1、主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成
2．原理：(1)电子枪发射电子．
(2)电子束在磁场中偏转．
(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
（二）、电视显像管的工作原理
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，这样光点就可以移动，这技术叫扫描。我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。
【达标检测】
1．下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是( )
A．洛伦兹力方向垂直于速度向上 B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
C．粒子带负电 D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
2．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电荷量之比为1∶2，则两带电粒子所受洛伦兹力之比为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
3．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出．在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
4．（多选）一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么( )
A．这个空间一定没有磁场 B．这个空间不一定没有磁场
C．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场
D．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场
5． 显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是( )
6．（多选）如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是( )
A．Ga最大
B．Gb最大
C．Gc最大
D．Gb最小