5.5 探究洛倫茲力

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1、§5.5探究洛倫茲力陜西省靖邊中學(xué)張永好★三維目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)知道什么是洛倫茲力，利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。(2)知道洛倫茲力大小的推理過程。(3)理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。(4)掌握帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情形及相關(guān)公式。(5)知道v和B不垂直時(shí)電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情形及相關(guān)公式。2、過程與方法(1)通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，掌握洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。(2)通過合理猜想與邏輯推理，明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)。(3)通過思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的公式f=qvB。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察

2、、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1、知道什么是洛倫茲力，利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。2、理解、參與洛侖茲力的公式推導(dǎo)過程，并進(jìn)一步理解洛侖茲力。3、撐握帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情形?！锝虒W(xué)難點(diǎn)1、洛倫茲力公式的推導(dǎo)。2、v和B不垂直時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情形?！锝虒W(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主思考、討論、交流學(xué)習(xí)成果?！锝虒W(xué)工具陰極射線管、高壓電源、馬蹄形磁鐵、導(dǎo)線若干、插線板、多媒體、洛倫茲力演示儀★教學(xué)課時(shí)1課時(shí)★教學(xué)過程【引入新課】[多媒體展

3、示]——極光圖片，在地球的南極和北極地區(qū)常常出現(xiàn)極光，科學(xué)研究告訴我們，第8頁共8頁極光產(chǎn)生與地磁場(chǎng)對(duì)來自太空的高速帶電粒子的作用有關(guān)。早在1892年，荷蘭物理學(xué)家洛倫茲就研究了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。為了紀(jì)念洛倫茲對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)，物理學(xué)中將這種力稱為洛倫茲力。讓我們來認(rèn)識(shí)一下洛倫茲。洛倫茲(HendrikAntoonLorentz)，荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1853年7月18日生于荷蘭的阿納姆，1928年2月4日逝世于荷蘭的哈勒姆。（為了悼念這位科學(xué)的巨人，舉行葬禮的那天，荷蘭全國的廣播、電報(bào)、電話中止三分鐘。荷蘭王室和政府的代表以及來自世

4、界各地科學(xué)界的著名人物參加了葬禮。愛因斯坦在洛倫茲墓前致悼詞說：洛倫茲的成就“對(duì)我們產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時(shí)代最偉大、最高尚的人”。）這節(jié)課讓我們共同探究洛倫茲力。【新課講解】我們知道“力”是矢量，既有大小，也有方向。那就讓我們先確定洛倫茲力的方向吧！一、洛倫茲力的方向陰極射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。1．介紹陰極射線管的結(jié)構(gòu)及工作原理（多媒體展示）2．介紹其它實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)演示（若實(shí)驗(yàn)效果不理想，則用多媒體播放視頻資

5、料）[觀察與思考]（1）在沒有外加磁場(chǎng)時(shí)，電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡是怎樣的？（電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡是一條直線）（2）將磁鐵靠近陰極射線管，電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡有沒有變化？怎樣變化？（電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡由直線變?yōu)榍€，靠近磁鐵的電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)）（3）改變磁場(chǎng)方向，電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡又將怎樣變化？（電子束的偏轉(zhuǎn)方向相反）[多媒體展示]上述三種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的圖片3．左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向。［思考］那么負(fù)電荷在磁場(chǎng)中的洛倫茲力的方向怎樣確

6、定？第8頁共8頁[觀察]課件中的圖片：陰極射線管中的電子束（負(fù)電荷）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)[結(jié)論]若是負(fù)電荷時(shí)，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。[類比記憶]安培力和洛倫茲力安培力洛倫茲力【例題1】判斷圖中帶電粒子所受洛侖茲力的方向：【例題2】依運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷圖中帶電粒子的電性。（過渡）現(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)會(huì)判定洛倫茲力的方向了，接下來讓我們共同探究怎樣確定洛倫茲力的大小。二、洛倫茲力的大小1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系第8頁共8頁I接電源正極接電源負(fù)極F安--------------B［結(jié)論］（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。（2）洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)

7、。2．洛倫茲力的公式推導(dǎo)SBL=vt設(shè):陰影部分導(dǎo)線內(nèi)電荷數(shù)為N，導(dǎo)線內(nèi)單位體積內(nèi)的電荷數(shù)為n，［思考與聯(lián)想］安培力，電流，長度，電荷數(shù)，洛倫茲力與安培力的關(guān)系［試一試］學(xué)生推導(dǎo)洛倫茲力的公式（讓一個(gè)學(xué)生在黑板上推導(dǎo)）［總結(jié)］公式（僅適用于的情況）洛倫茲通過實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：（1）當(dāng)v⊥B時(shí)，f洛最大=qvB（2）當(dāng)v∥B時(shí)，f洛最小=0［思考］那么，當(dāng)v與B之間有一定夾角為θ時(shí)，洛倫茲力的大小怎樣計(jì)算？［試一試］引導(dǎo)學(xué)生將速度v分解為垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的分速度和平行于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的分速度。第8頁共8頁BqBBv［講解］畫出示意圖（3）

8、當(dāng)v與B之間有一定夾角為θ時(shí)，f洛=qvBsinθ［多媒體展示］洛倫茲力與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的關(guān)系++甲v與B垂直乙v與B不垂直3．進(jìn)一步理解洛倫茲力（1）f洛垂直