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【精选】人教版高中物理选修(31)3.5《磁场对运动电荷的作用力》word精品教案-物理知识点总结

高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 选修 3-1 第三章 3.5 磁场对运动电荷的作用 一、教材分析 洛仑兹力的方向是重点,实验结合理论探究洛仑兹力方向,再由安培力的表达式推导出洛仑兹力的 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。 二、教学目标: (一)知识与技能 1、理解洛伦兹力对粒子不做功. 2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时,粒子在匀磁场中做匀速圆周运动. 3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会用它们解答有关问 题. 知道质谱仪的工作原理。 4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途 。 (二)过程与方法 通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题. 培养学生的分析推理能力. (三)情感态度与价值观 通过对本节的学习,充分了解科技的巨大威力,体会科技的创新历程。 三、教学重点难点 重点:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式,并能用来分析有关问 题. 难点:1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动. 四、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。 五、教学方法 实验观察法、逻辑推理法、讲解法 六、课前准备 1、学生的准备:认真预习课本及学案内容 2、教师的准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案 演示实验 七、课时安排: 1 课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 (二)情景引入、展示目标 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 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 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? (2)电流是如何形成的? 电荷的定向移动形成电流。 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? 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 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。 实验现象: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。 分析得出结论:磁场对运动电荷有作用。 (三)合作探究、精讲点播 1、洛伦兹力的方向和大小 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。 方向(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。 思考: 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。 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 甲 下面我们来讨论 B、v、F 三者 方向间的相互关系。如图所示。 结论:F 总垂直于 B 与 v 所在 的平面。B 与 v 可以垂直,可以不 垂直。 洛伦兹力的大小 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 乙 丙 丁 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 电流强度 I 的微观表达式为 这段导体中含有自由电荷数为 F 安=BIL I=nqSv 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 F洛 ? F安 nLS ? BIL nqvSLB ? ? qvB nLS nLS 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 F洛 ? qvBsin ? 上式中各量的单位: F洛 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。 思考: 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 2、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? 3、、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 2、电视显像管的工作原理 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? 直纸面向外 (2)要是电子打在 B 点,偏转磁场应该沿什么方向? 直纸面向里 (3)要是电子打从 A 点向 B 点逐渐移动,偏转磁场应该怎样 变化? 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。 学

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