高中物理《洛伦兹力的方向》教案

一、教学目标

1.知道什么是洛伦兹力,会判断洛伦兹力的方向。

2.通过理论分析,提高观察思考能力,逐步形成抽象思维。

3.通过本节课的学习,学生将抽象知识转化为具体,感受物理世界的奥妙。

二、教学重难点

【重点】什么是洛伦兹力。

【难点】洛伦兹力的方向。

三、教学过程

环节一:导入新课

教师播放极光短片,介绍这些极光一般是出现在地球的南、北极地区,极光是来自大气外的宇宙射线(即一束束高速带电粒子流)撞击大气中的粒子(氧、氮原子),使之电离发光。从四面八方射向地球的带电粒子,只有南北两极附近的粒子可以到达地球,其余的粒子则由于受到地球磁场的作用运动方向发生了改变,无法到达地球。在学生理解极光的产生原理后,提出问题:带电粒子在地球磁场的作用下运动方向为什么会发生了改变?在学生讨论的基础上引出课题《洛伦兹力的方向》。

环节二:新课讲授

【模块1】洛伦兹力

提出问题(结合旧知):安培力是什么?学生会想到安培力是电流在磁场中受到的磁场的作用力。追问:导线中电流的本质是什么?运动的电荷单独挡在磁场中,是否也会受到力的作用?

问答:学生知道电流的本质是电荷的定向移动形成的,可能会想到运动的电荷在磁场中也会受到力的作用。由此教师讲解,荷兰物理学家洛伦兹在1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式,称这种力为洛伦兹力。

【模块2】洛伦兹力的方向

提出问题(直接提问):洛伦兹力的方向是怎样的?与什么因素有关?

多媒体演示:教师进行介绍实验器材,图中的玻璃管是一个抽成真空的阴极射线管,从阴极发射出来的电子束(称为阴极射线),在阳极和阴极间的高电压作用下,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示出电子束运动的径迹。

介绍完相应的工作原理后,提出以下问题,学生观察并思考:

(1)在没有外磁场时,电子束是沿直线前进的,如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间,让电子运动方向与磁场方向垂直,荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲(如图3-5-3所示),思考一下,这说明了什么?(电子运动方向与磁场方向垂直时,电荷在磁场中受到力的作用)

(2)当磁场方向改变时,请你观察,电子束运动的径迹弯曲的方向是否改变?(会改变)

根据上面分析,教师介绍,实验表明:

(1)当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时,运动电荷受到的洛伦兹力为零。

(2)当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时,运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与速度方向垂直。

【模块3】左手定则

提出问题(直接提问):如何利用磁场方向和电荷运动方向判断洛伦兹力?

教师讲解:可以用左手定则进行判断,伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,四指指向为正电荷运动的方向,那么,拇指所指方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向,运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力,方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向相反。

环节三:巩固提高

思考:洛伦兹力对在磁场中运动的带电粒子是否做功?(不做功,因为速度方向与受力方向垂直)

环节四:小结作业

学生自行总结本节内容,完成课后1、2题。

四、板书设计

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