磁场对运动电荷的作用力 学习任务单

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． ... ...