磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用教案1共五則(編輯修改稿)
2024-10-14 03:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的軌跡。演示：沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束是一條直線(xiàn)。用一個(gè)蹄性磁鐵在電子束的路徑上加磁場(chǎng)，嘗試不同方向的磁場(chǎng)對(duì)電子束徑跡的不同影響，直至出現(xiàn)電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的確有作用力，我們把這一個(gè)作用力命名為洛倫茲力。（板書(shū)）運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)。二：洛侖茲力的方向（板書(shū)）師：作為一種力，洛倫茲力是有方向的，那么，我們?cè)鯓觼?lái)確定它的方向呢？ 引導(dǎo)學(xué)生：既然安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)，那么洛倫茲力的方向是不是可以根據(jù)安培力的方向判斷方法來(lái)判斷呢？生：可以，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的電荷可看成等效電流。師：很好，我們知道電流的方向是:規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向，那么正電荷所受力的方向就應(yīng)該與電流的所受力的方向一樣。那么我們?cè)趺磁袛嗄兀可河米笫侄▌t判斷正電荷運(yùn)動(dòng)的方向與電流的方向相同，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與電流的方向相反?？偨Y(jié)：（板書(shū)）：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。深化師：剛才，我們?cè)谂卸鍌惼澋姆较驎r(shí)，我們注意到電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)的方向、洛倫茲力的方向具有三維關(guān)系。為了幫助同學(xué)們更好地把握它們之間的關(guān)系，下面我們運(yùn)用三維圖再來(lái)分析一下洛倫茲力和電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系。師：甲圖我們可以用左手定則判斷，乙圖中磁場(chǎng)方向與電荷運(yùn)動(dòng)方向不垂直時(shí)，怎么辦？ 生：分解速度?（結(jié)合動(dòng)畫(huà)）師：通過(guò)這兩幅三維圖，你能總結(jié)一下F、B、V三者之間的方向關(guān)系？ 生：F與B始終垂直、F與V始終垂直，而B(niǎo)與V不一定垂直。（板書(shū)）練習(xí)師：試判斷帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受到的洛倫茲力的方向。三：洛侖茲力的大小（板書(shū)）1．問(wèn)題師：剛才我們研究了洛倫茲力的方向，那么洛倫茲力大小等于多少呢？ 2．思路師：我們能否根據(jù)已有的知識(shí)，從理論上進(jìn)行推導(dǎo)呢？ 生：根據(jù)安培力和洛倫茲力的關(guān)系。3．建模師：這就需要我們建立一個(gè)模型。而模型的建立，我們總是選擇簡(jiǎn)單的，所以： 磁場(chǎng)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)電流：通以恒定電流的直導(dǎo)線(xiàn)，并與磁場(chǎng)垂直設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S的直導(dǎo)線(xiàn)，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求（1）通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流（2）通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力（3）這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電荷數(shù)（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力選擇具有代表性的同學(xué)，把他的推導(dǎo)過(guò)程用實(shí)物投影儀展示到大屏幕上，再請(qǐng)這位同學(xué)簡(jiǎn)敘推導(dǎo)過(guò)程。最后總結(jié)：(板書(shū))Q=nqSv t通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力F安=BIL=BnqSvL 通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流I=這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電荷數(shù)N=nSL 每個(gè)電荷所受的洛倫茲力F=qvB師：我們剛剛推導(dǎo)出的公式F=qvB的適用條件是什么？生：當(dāng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，它所受的洛侖茲力F=qvB 推廣：師：當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為q時(shí)，電荷所受的洛倫茲力怎么求？ 生：分解速度…結(jié)合動(dòng)畫(huà)分析，得出結(jié)論：F=qvBsinq 例題：某帶電粒子的電量為q=10場(chǎng)中，求它受到的洛倫茲力F多大？四：洛倫茲力的特點(diǎn)：1．洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面． 2．洛倫茲力對(duì)電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大?。?應(yīng)用 介紹：電視機(jī)屏幕要顯示出圖象，必須要有電子打到熒光屏的各個(gè)地方上。那么，電子從哪里來(lái)呢？顯象管的電子槍能產(chǎn)生大量的高速運(yùn)動(dòng)的電子──電子束。但是電子都沿同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，有什么辦法可以使電子打到熒光屏的各個(gè)地方呢？生：加一水平的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。思考：該怎么加才能使電子打到熒光屏上的A點(diǎn)呢？若要打到B點(diǎn)呢？若要使電子打到熒光屏的位置從B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)呢？生：向外、向內(nèi)、向內(nèi)減弱至向外增強(qiáng)。師：這樣，在電視機(jī)屏幕上就有光點(diǎn)從左邊移動(dòng)到右邊，這在電視技術(shù)中叫做行掃描。但是，實(shí)際的電視應(yīng)該電子束打到熒光屏的整個(gè)面，而不是一條線(xiàn)，我們?cè)撛趺崔k呢？生：加一豎直的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。師：這在電視技術(shù)中叫做場(chǎng)掃描。如果場(chǎng)掃描和行掃描同時(shí)進(jìn)行，想象一下，光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況會(huì)是怎么樣的呢？動(dòng)畫(huà)：掃描（場(chǎng)掃描：50場(chǎng)/秒，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光）14C,以速率v=106m/s射入B=102T的勻強(qiáng)磁2．極光現(xiàn)象問(wèn)題：極光是來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子進(jìn)入大氣后，與大氣發(fā)生作用而產(chǎn)生的。為什么在赤道卻從來(lái)沒(méi)有它的身影呢？生：解釋垂直射向赤道（向東偏轉(zhuǎn)）和兩極（長(zhǎng)驅(qū)直入）的正電荷，并得出結(jié)論。師：至于有的時(shí)候高緯度地區(qū)也有極光出現(xiàn)，有興趣的同學(xué)課后可以通過(guò)上網(wǎng)等方式查閱。地磁場(chǎng)使得在赤道等低緯度地區(qū)沒(méi)有極光的身影，這的確是一種遺憾，但是，也正因?yàn)榈卮艌?chǎng)的存在，使我們?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)生活免遭宇宙高能粒子的傷害。師：現(xiàn)在，我們明白了上課開(kāi)始時(shí)那個(gè)美麗有神秘的極光現(xiàn)象嗎？板書(shū)設(shè)計(jì)：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 一 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做洛倫茲力，安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)。二 洛倫茲力的方向──左手定則 三 洛侖茲力的大小當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，它所受的洛侖茲力F=qvB當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為q時(shí)，我們可以分解速度，它所受的洛侖茲力F=qvBsinq四 洛倫茲力的特點(diǎn)1．洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)，又垂直于速度，即垂直于v和B所組成的平面． 2．洛倫茲力對(duì)電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大?。谒钠簩?zhuān)題16：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 測(cè)試題專(zhuān)題16：磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用（洛倫磁力）一、帶電粒子在邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1．如圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則()不定項(xiàng)A．從P射出的粒子速度大B．從Q射出的粒子速度大C．從P射出的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)D．兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng)解析：作出各自的軌跡如圖所示，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)知，分別從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，半徑R12．如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸成30176。角斜向上射入磁場(chǎng)，()A．粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB．粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為2∶1C．粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D．粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)，沿x軸前進(jìn)3R解析：由r＝可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1∶2，所以B
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