第四节、磁场对运动电荷的作用。

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。写好一份优质的高中教案要怎么做呢？以下是小编为大家精心整理的“第四节、磁场对运动电荷的作用”，希望对您的工作和生活有所帮助。

第四节、磁场对运动电荷的作用
一、洛仑兹力
问：电流和电荷的运动之间存在怎样的关系？（运动的电荷形成电流）
说明：磁场对电荷安培力作用，那么磁场对运动电荷是否有力的作用呢？请看下面的实验
演示实验
实验仪器：安装一个阴极、一个阳极的真空玻璃管、高压电源、磁铁
实验原理：电子束由阴极出发，穿过真空到达阳极，形成一种电流，电流作用在荧光物质上产生荧光
实验步骤：(l）没有磁场时，瑰察电于束的径迹
(2）把电子射线管放在蹄形磁长的两极之间，瑰察电子束的径迹
（3）调换磁铁N、S极的位置，再次观察电子束的径迹
实验结果：磁场对运动的电荷有力的作用，保持电子的运动方向不变，改变磁场的方向，受力的方向
也改变，
说明：磁场对运动的电荷有力的作用，这个力我们称之为洛仑兹力
问：洛仑兹力和安培力之间是什么关系？（微观和宏观的关系）
二、洛仑兹力的方向
问：既然洛仑兹力和安培力之间是微观和宏观的关系，那么能够根据安培力方向的判断方法来总结洛仑兹力方向的判断方法呢？（若运动电荷是正电荷，则可以这样表示：伸开左手．使拇指跟其余四指垂直．并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心．并使四指指向正电荷的运动方向．那么．拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向）
问：若运动电荷是负电荷，又该如何表示洛仑兹力的方向呢？（伸开左手．使拇指跟其余四指垂直．并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心．并使四指指向负电荷的运动方向的反方向．那么．拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向）
说明：综上所述可以这样判断洛仑兹力的方向：伸开左手．使拇指跟其余四指垂直．并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心．并使四指指向正电荷的运动方向(负电荷的运动方向的反方向)．那么．拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向
三、电子束的磁偏转
说明：图2.4-2所示的实验装置叫做洛伦兹力演示仪，可以演示洛伦兹力的方向和大小。
问：洛仑兹力演示仪的构造如何？（它由一个球形电子射线管和一组线圈组成，电子射线管可以发射电子，通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度，两组线圈之间可以残生磁场，通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小）
实验过程：接通射线管，不给线圈通电
实验现象：电子束沿直线运动
实验过程：接通射线管，并且给线圈通电
实验现象：电子束沿曲线运动
实验过程：保持电子射线管的电压不变，改变线圈的电流
实验现象：电子束沿曲线运动的半径发生变化
实验过程：保持线圈的电流不变，改变电子射线管的电压
实验现象：电子束沿曲线运动的半径发生变化
综上所述：磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径
四、显像管的工作原理
说明：电视显像管应用了电子束偏转的原理，显像管中的阴极在工作时发射电子，荧光屏上涂有荧光物质，电子束打在荧光屏上会发光，但是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，如图3.5-4所示，在不加电场的情况下，电子束直接打在O点。
问：要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？（应用左手定则，应该垂直打在纸面向上）
问：要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的B点，偏转磁场应该沿什么方向？（应用左手定则，应该垂直打在纸面向下）
问：如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？（由垂直直面向下逐渐减小，然后变成垂直纸面向上逐渐增大）
说明：实际上，在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，水平方向的磁场是电子上下移动，竖直方向的磁场使电子左右移动，这样电子束打在荧光屏上的光点就能够布满整个区域，这种电视技术就就称之为扫描，电视机中每秒要进行50场扫描，使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏转线圈。偏转线圈通常做成马鞍型。
第四节、磁场对运动电荷的作用
板书设计
一、洛仑兹力
1、洛仑兹力：磁场对运动电荷力的作用
2、洛仑兹力和安培力是微观和宏观的关系
二、洛仑兹力的方向
1、判断洛仑兹力的方向：伸开左手．使拇指跟其余四指垂直．并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心．并使四指指向正电荷的运动方向(负电荷的运动方向的反方向)．那么．拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向
三、电子束的磁偏转
1、磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径
四、显像管的工作原理
1、原理：磁场对运动电荷的偏转作用

延伸阅读

第四节磁场对通电导线的作用力

一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性，作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，让高中教师能够快速的解决各种教学问题。那么，你知道高中教案要怎么写呢？以下是小编为大家收集的“第四节磁场对通电导线的作用力”但愿对您的学习工作带来帮助。

第四节磁场对通电导线的作用力

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。

过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。

（二）新课讲解-----第四节、磁场对通电导线的作用力

安培力：磁场对电流的作用力.

安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.1．安培力的方向

【演示】按照P85图3。1—3所示进行演示。

（1）、改变电流的方向，观察发生的现象.［现象］导体向相反的方向运动.（2）、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.［现象］导体又向相反的方向运动［教师引导学生分析得出结论］（1）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.（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磁感线和通电导线所在的平面.（P96图3。4-1）如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则．

左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．（如图）。

【说明】左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。---可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。

*一般情形的安培力方向法则介绍…

结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。

*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？[学生]为零。

引导学生分析判断P99第一题

补充练习：判断下图中导线A所受磁场力的方向.答案：

（垂直于纸面向外）

【演示】平行通电直导线之间的的相互作用（P97图3。4—3）。

引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。

2、安培力的大小

通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F=BIL（最大）

两种特例：即F=ILB(I⊥B)和F=0(I∥B)。

一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F=ILBsinθ

【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。（具体推导见P97）

还应该注意的是：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却

有不同。①公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。

应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，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，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。

3、磁电式电流表

（1）电流表的组成及磁场分布

请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。然后回答.：电流表主要由哪几部分组成的？数分钟后，教师出示实物投影并课件演示---图1［学生答］电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）

教师提示注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。［实物投影课本图2］［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？［教师讲解］电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.［问题］什么是均匀辐向分布呢？［教师进一步讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.（2）电流表的工作原理-------引导学生弄清楚以下几点：（并请学生自己归纳P98）

①线圈的转动是怎样产生的?

②线圈为什么不一直转下去？

③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?

④如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向?

⑤使用时要特别注意什么?

（三）对本节要点做简要小结.

（四）巩固新课：1、复习本节内容

2、做一做（P98）

3、完成“问题与练习”2、4练习，3作业。

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用

教学目标
知识目标

1．知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大。

2．会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．
能力目标

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．
情感目标

通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理──假设──实验验证”．
教材分析

本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力．
教法建议
在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式．理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是：

1．教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用．

2．学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．
--方案磁场对运动电荷作用
一素质教育目标
（一）知识教学点

1．知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，

2．会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．

（二）能力训练点

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．

（三）德育渗透点

通过本节教学，培养学生进行“推理──假设──实验验证”的科学研究的方法论教育．

（四）美育渗透点

注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感．
二学法引导

1．教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用。

2．学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。
三重点、难点、疑点及解决办法

1．重点

洛仑兹力的大小和它的方向。

2．难点

用左手定则判断洛仑兹力的方向。

3．疑点

磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力。

4．解决办法

引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念，使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。
四课时安排

1课时
五教具学具准备

阴极射线发射器，蹄形磁铁。
六师生互动活动设计

教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式。理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。
七教学步骤
（一）明确目标
（略）
（二）整体感知

本节教学讲述磁场对运动电荷的作用力，首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力，然后由通电导线受磁场力推导出洛仑兹力的大小和方向，重点掌握洛仑兹力的概念。
（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1．理论探索

前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用，若导线无电流，安培力为零。由此我们就会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。

2．实验验证

从演示实验中可以观察到：阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用，这一力称为洛仑兹力．

3．洛仑兹力的方向

根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直．请同学们思考，洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗？讨论：洛仑兹力对带电粒子是否做功？

4．洛仑兹力的大小

根据通电导线所受安培力的大小，结合导体中电流的微观表达式，让学生推导出：当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小，当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力．带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关．

运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生变化，其运动方向会发生偏转．高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上，就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向，对地球上的生物起着保护作用．
（四）思维、扩展

本节课我们学习了洛仑兹力的概念．我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时，都不受磁场力的作用，带电粒子垂直磁场运动时，所受洛仑兹力的大小，方向和磁场方向、运动方向互相街．可用左手定则判断（举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向．）

如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时，同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗？
八布置作业
九板书设计
四磁场对运动电荷的作用

一磁场对运动电荷的作用力──洛仑兹力

二洛仑兹力的方向──左手定则

三洛仑兹力的大小

1．若∥或

2．若⊥，

四洛仑兹力的特点

1．洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率．

2．洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关．

磁场对运动电荷的作用力

俗话说，居安思危，思则有备，有备无患。准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助教师更好的完成实现教学目标。你知道如何去写好一份优秀的教案呢？经过搜索和整理，小编为大家呈现“磁场对运动电荷的作用力”，但愿对您的学习工作带来帮助。

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
若已知上图中：B=4.0×10-2T，导线长L=10cm，I=1A。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。
甲乙丙丁
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F安=BIL
电流强度I的微观表达式为I=nqSv
这段导体中含有自由电荷数为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
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
上式中各量的单位：
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：
2、电子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T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B．相对于预定地面向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转
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？垂直纸面向外
（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里
（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。
学生阅读教材，进一步了解显像管的工作过程。
（四）反思总结、当堂检测
（五）发导学案、布置作业
完成P103“问题与练习”第1、2、5题。书面完成第3、4题。
九、板书设计
1、洛伦兹力的方向：左手定则
2、洛伦兹力的大小：
3、电视显像管的工作原理
十、教学反思
“思考与讨论”在课堂上可组织学生开展小组讨论，根据线索的实际情况灵活铺设台阶，让不同层次的学生在讨论中有比较深刻的感受，然后通过交流发言得出正确结论。
临清三中—物理—朱广明—盛淑贞
选修3-1第三章
3．5磁场对运动电荷的作用
课前预习学案

一、预习目标
1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
4、了解电视机显像管的工作原理。
二、预习内容
1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。
2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：
让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指电荷所受的方向。
3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。
4．洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率。
5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成。
三、提出疑惑
课内探究学案
一、学习目标
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
二、学习过程
例1．试判断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.
解答：甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下；丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者；丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。
例2：来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电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B．相对于预定地面向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转
解答：。地球表面地磁场方向由南向北，电子是带负电，根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。故C项正确
例3：如图3所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（）
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率v＝mgqB，向上移动
C．使磁场以速率v＝mgqB，向右移动
D．使磁场以速率v＝mgqB，向左移动
解答：为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A不可能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以V向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不对；磁场以V向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上。当qvB＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，则v＝mgqB，选项D正确。
三、反思总结

四、当堂检测
1.一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（）
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直
D．以上说法都不对
2.一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方，小磁针也是水平放置，这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是（）
A．由北向南飞行的正离子束B．由南向北飞行的正离子束
C．由北向南飞行的负离子束D．由南向北飞行的负离子束
3.电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（）
A．磁场对电子的作用力始终不做功
B．磁场对电子的作用力始终不变
C．电子的动能始终不变
D．电子的动量始终不变
4.如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（）
5.如图所示，空间有磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速v从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是（）
A．B/v，方向竖直向上B．B/v，方向水平向左
C．Bv，垂直纸面向里D．Bv，垂直纸面向外

课后练习与提高
1．有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（）
A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用
B．电荷在电场中一定受电场力的作用
C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致
D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直
2．如果运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用，则它在磁场中的运动可能是（）
A．匀速圆周运动B．匀变速直线运动
C．变加速曲线运动D．匀变速曲线运动
3．电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做（）
A．匀速直线运动B．匀速圆周运动
C．加速减速交替的运动D．来回振动
4．带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是
A．只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同()
B．如果把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子只受到洛伦兹力的作用.不可能做匀速直线运动
5．如图，是电视机的像管的结构示意图,荧光屏平面位于坐标平面xoy，y轴是显像管的纵轴线,位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出,这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向十y方向射出.构成了显像管的“电子枪”。如果没有其他力作用,从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原O使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域(图中B部分)加沿z方向的磁场(偏转磁场),亮点将偏离原点0而打在x轴上的某一点,偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B。为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是图中()

6．如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时（）
Ａ．速度相同
B．加速度相同
C．所受洛伦兹力相同
D．轨道给它的弹力相同
7．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电荷量之比为1：2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为（）
A．2：1B．1：1C．1：2D．1：4

选修3-1第三章
3．5磁场对运动电荷的作用答案
预习内容
1．洛伦兹力．
2．垂直穿入正电荷运动反方向洛伦兹力
3．F＝qvBsinθ
4．不做功改变
5．马鞍形
当堂检测
1、B；2、AD；3、Ａ、C；4、C；5、C；
课后练习与提高
1、ＢＤ2、ＡＣ3、Ａ4、ＢＤ5、Ａ6、B7、C

第五节磁场对运动电荷的作用

俗话说，磨刀不误砍柴工。教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。怎么才能让教案写的更加全面呢？下面的内容是小编为大家整理的第五节磁场对运动电荷的作用，欢迎您阅读和收藏，并分享给身边的朋友！

第五节磁场对运动电荷的作用

一、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.2、知道洛伦兹力大小的推理过程.3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.

5、了解电视显像管的工作原理

（二）过程与方法

通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。

（三）情感态度与价值观

引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。

二、重点与难点：

重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.

2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.

这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点

难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.

2.洛伦兹力方向的判断.

三、教具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体

四、教学过程：

（一）复习引入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（让学生上黑板做）若已知上图中：B=4.0×10-2T，导线长L=10cm，I=1A.求：导线所受的安培力大小？［学生解答］解：F=BIL=4×10-2T×1A×0.1m=4×10-3N答：导线受的安培力大小为4×10-3N.2.什么是电流？［学生答］电荷的定向移动形成电流.［教师讲述］磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：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］观察磁场阴极射线在磁场中的偏转（100页图3。5--1）［教师］说明电子射线管的原理：说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，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，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。［实验结果］在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生用左手定则判断电子束弯曲方向。［学生分析得出结论］磁场对运动电荷有作用.------引出新课（二）新课讲解

1、洛伦兹力的方向和大小

（1）、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.

通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现.

【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。［过渡语］运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？［问题］如图（2）判定安培力方向.（上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下）②.电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）③.F安的方向和洛伦兹力方向关系.（F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.）④.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.（学生分析总结）

（2）、洛伦兹力方向的判断——左手定则

伸开左手，使大拇指和其余四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，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.

【要使学生明确】：正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。

［投影出示练习题］----“问题与练习”1（2）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.［学生解答］甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上.乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下.丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者.丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里

（3）、洛伦兹力的大小

现在我们来研究一下洛伦兹力的大小.通过“思考与讨论”，来推导公式F=qvBsinθ时，应先建立物理模型(教材图3．5—3)，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。

也可以通过下面的命题引导学生一一回答。

设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每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的磁场中.

［问题］这段导线中电流I的微观表达式是多少？让学生推导后回答。［学生答］I的微观表达式为I=nqSv［问题］这段导体所受的安培力为多大？［学生答］F安=BIL［问题］这段导体中含有多少自由电荷数？［学生答］这段导体中含有的电荷数为nLS.［问题］每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？［学生答］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F=F安/nLS=BIL/nLS=nqvSLB/nLS=qvB洛伦兹力的计算公式

（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v┴B）F=qvB

（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B）F=qvBsinθ

上两式各量的单位：

F为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s）,B为特斯拉（T）

最后，通过“思考与讨论”，说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。

1．像管的工作原理

（1）原理：应用电子束磁偏转的道理

（2）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各部分的作用102页）

在条件允许的情况下，可以让学生观察显像管的实物，认清偏转线圈的位置、形状，然后运用安培定则和左手定则说明从电子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的作用下发生偏转的。

再通过“思考与讨论”（103页），让学生弄清相关问题。进而介绍电视技术中的扫描现象。

最后让学生回忆“示波管的原理”，通过对比看看二者的差异。

（三）对本节内容做简要小结

（四）巩固新课（1）复习本节内容

（2）完成“问题与练习”4、5练习，3作业