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磁场对运动电荷的作用力

湖北民族学院 蒲东伟

本节课按照“0211课堂”模式设计。 教材分析：

1. “运动电荷在磁场中受到的力”是人教社版高中《物理 选修3-1》第三节的内容。它

是在学完磁感应强度、安培力等知识的基础上，进一步研究通电导线在磁场中受安培力作用的原因，因此教材安排在安培力一节之后，深化学生对安培力进行本质上的理解。 2. 磁场对运动电荷的作用力是本章的重要内容，是磁场的性质的具体表现，在回旋加速器、

质谱仪等实际中有很广泛的应用。掌握好本节知识可以为后面的内容作铺垫，同时也有很重要的实用价值；

3. 这节课主要研究洛伦兹力的大小和方向。教材是通过几个实际生活中的实例提出问题—

—磁场对运动电荷有力的作用，再通过阴极射线管的演示实验来观察这个事实，使学生获得关于洛伦兹力的的感性认识；在此基础上，结合安培力的左手定则，直接给出判断洛伦兹力方向的左手定则；然后用一个设计简单的“思考与讨论”由学生自行推导洛伦兹力大小的表达式。

4. 这节课中突出体现了物理学由现象---假设（猜想）---实验验证基本研究方法。 学情分析： 1. 基础知识：学生知道安培力及其大小的计算和方向的判断；知道电荷定向移动形成电流。 2.

松岗中学2010-2011学年度高二年级选秀3-1第三章磁场规律应用课学案

带电粒子在磁场中的运动（二）

【学习目标 】圆心的确定，半径的计算，偏转角，偏转时间 【教学过程】

例1 、质量为m，电荷量为q的粒子，以一定的速度垂直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀

强磁场区域，粒子离开磁场区域时与水平方向成θ角，如图1所示。求

(1)带电粒子运动的轨道半径（用L和θ表示）

(2)带电粒子在磁场中的运动时间。试讨论偏转角和运动时间的关系。

L (3)你能想到哪些方法可以确定圆心

v a 。

二：分享与交流

1、如何确立带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心

①已知入射方向和出射方向，可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆心。如图1

②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作垂直于入射方向的的直线，连接入射点和出射点，作中垂线。这两条垂线的交点就是圆心。如图2 ③要是已知两条弦，则两条弦的中垂线就是圆心。

④如果粒子从某个边界垂直进入，那么圆心一定在这条边界上的某一点

R R B 图1 b y θ v 图1 图2

拼十年寒窗挑灯苦读不畏难；携双亲期盼背水勇战定夺魁。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。课时作业 三十七 磁场对运动电荷的作用力

第1课时 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动

(限时：45分钟)

(班级________ 姓名________)

1．(多选)a、b两个电性不同但比荷相同的带电粒子，在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，a的半径大于b的半径，下面说法中正确的是( )

A．a、b的转向一定不同

B．a加速度一定大于b的加速度

C．a受到的洛仑兹力可能小于b受到的洛仑兹力 D．a的动能一定大于b的动能

2．两个电荷量、质量均相同的带电粒子甲、乙以不同速率先后从a点沿对角线方向射入正方形匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，甲粒子垂直bc离开磁场，乙粒子垂直ac从d点离开磁场，不计粒子重力，则( )

第2题图

A．甲粒子带负电，乙粒子带正电

B．甲粒子的运行动能是乙粒子运行动能的2倍

C．甲粒子所受洛伦兹力是乙粒子所受洛伦兹力的2倍 D．甲粒子在磁场中的运行时间与乙粒子相等

3．如图所示是半径为R的圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一电

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

..

. …

. word. … 图1 磁场对运动电荷的作用学案

复习任务一 基础知识梳理

一、洛伦兹力的大小和方向

1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力．

2．洛伦兹力的大小F 洛＝____________，θ为v 与B 的夹角．如图1所示．

(1)当v ∥B 时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F 洛＝______.

(2)当v ⊥B 时，θ＝90°，洛伦兹力F 洛＝________.

(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．

3．洛伦兹力的方向

(1)左手定则

??? 磁感线垂直穿过

四指指向

的方向拇指指向

的方向 (2)方向特点：F 洛垂直于________决定的平面，即F 洛始终与速度方向垂直，故洛伦兹力__________．

思考 1．怎样用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向？

2．洛伦兹力与安培力有怎样的联系？根据安培力公式推导出洛仑兹力表达式。

练习：在图2所示的各图中，匀强磁场的磁

课学 习 目 标

题

通电导线在磁场中受到的力

1.知道什么是安培力，会推导安培力公式 F=BILsinθ 。 2.知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 3.了解磁电式电流表的内部构造和工作原理。

任务一 安培力：通电导线在磁场中受到的力 问题 1:安培力的方向 1.实验：安培力的方向与哪些因素有关

预习导学

①实验装置如右图所示，实验时如何改变磁场方向？如何改变电流方向？②做实验，填写下面表格。 实验次数 1 2 3 4 向上 垂直纸面向外 磁场方向 向下 垂直纸面向里 电流方向 垂直纸面向外 安培力的方向

③结论： (1)安培力的方向和 、 有关系。

(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培 力的方向总是垂直于 和 所在的平面。

(3)通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可用 来判断 (4)左手定则的内容

-1-

二、安培力的大小

（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F？

（2）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向平行的情况下，导线所受安培力F？

思考问题:如果在通电直导线与磁场方向既不平行也不垂直呢？

B

三、磁电式电流表

1、磁电式电流表的基

第四节 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.

2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.

3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 （二）过程与方法

通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。 （三）情感态度与价值观

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。 二、重点与难点：

重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

四、教学过程： （一） 复习引入

让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

第二节磁场对通电导线的作用——安培力（二）

【知识回顾】 一、洛伦兹力 1．定义

电荷在磁场中所受的力． 2．大小

(1)v∥B时，F＝ . (2)v⊥B时，F＝ .

(3)v与B夹角为θ时，F＝ . 3．方向

F、v、B三者的关系满足 定则． 4．特点

由于F始终 v的方向，故洛伦兹力永不做功．

[温馨提示] 洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力是洛伦兹力的宏观表现．

二、带电粒子在磁场中的运动

1．若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向平行，带电粒子以入射速度v做 运动．

2．若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速率v做 运动．

【自主学习】 ｛提出问题｝

1．洛伦兹力和安培力的关系？

洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功． 2．洛伦兹力方向的特点？ (1)洛伦兹力的方向

第二节磁场对通电导线的作用——安培力（二）

【知识回顾】 一、洛伦兹力 1．定义

电荷在磁场中所受的力． 2．大小

(1)v∥B时，F＝ . (2)v⊥B时，F＝ .

(3)v与B夹角为θ时，F＝ . 3．方向

F、v、B三者的关系满足 定则． 4．特点

由于F始终 v的方向，故洛伦兹力永不做功．

[温馨提示] 洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力是洛伦兹力的宏观表现．

二、带电粒子在磁场中的运动

1．若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向平行，带电粒子以入射速度v做 运动．

2．若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速率v做 运动．

【自主学习】 ｛提出问题｝

1．洛伦兹力和安培力的关系？

洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功． 2．洛伦兹力方向的特点？ (1)洛伦兹力的方向

高中物理 磁感应强度 磁场对通电导线的作用力

磁 场

一、磁感应强度 磁场对通电导线的作用力

1、下列说法正确的是

A、磁感线可以表示磁场的方向和强弱

B、磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 C、磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场

D、放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极 2、关于磁感应强度，下列说法正确的是

A、由B=

F

IL可知，B与F成正比，与IL成反比 B、由B=F

IL

可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，

说明此处一定无磁场

C、通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强 D、磁感应强度的方向与该处电流的受力方向垂直

3、在地球赤道上空有一小磁针处于静止状态，突然发现小磁针的N极向东偏转，由此可知 A、一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针

B、一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针

C、可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过 D、可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 4、如图所示，两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于一个等边三角形abc的顶点a、b处。两通电导线在c处的磁场的磁感应强度的值都是B，则 c处磁场的总磁感应强度是

A、2B B、B