5 磁场对运动电荷的作用力
教学目标
1、通过本课时的学习使学生知道磁场对电流的作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛伦兹力）的宏观表现。
2、理解洛伦兹力的方向由左手定则判定，能根据安培力的表达式F=BIL推导洛伦兹力的表达式f=qvB。
3、培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力，使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。
教学重点
1、由安培力的方向导出判定洛伦兹力方向的判定方法———左手定则。
2、根据安培力的表达式（宏观量）导出洛伦兹力（微观量）的表达式
学时难点
培养学生的思维能力、分析能力以及逻辑推理能力，使学生体会由宏观量描绘微观量的科学思想。
教学活动
一、引入新课
磁在电视机中的应用是相当多的。同收音机相比较,电视机不但能听到声音,而且能看到活动的图像。因此电视机要应用比收音机更多数量、更多种类和更多功能的磁性材料和磁性器件。具体说来,电视机除了也使用收音机所使用的多种磁变压器和永磁电声喇叭外,还要使用磁聚焦器、磁扫描器和磁偏转器。
下图为电视机显像管应用的磁聚焦器和磁偏转器。
那么,其中的原理是什么?同学们学习了这节课就明白了。
二、新课教学
(一)洛伦兹力
物理学中把磁场对运动电荷的作用力(磁场力)称为洛伦兹力(物理学家洛伦兹最先提出这一观点)。
(二)洛伦兹力的方向
1、探究洛伦兹力的方向:PPT
(1)洛伦兹力的方向跟磁场方向垂直;
(2)洛伦兹力的方向跟电荷运动方向垂直。
2、用左手定则确定洛伦兹力的方向(便于记忆)
教师示范:伸开左手,使大拇指跟其于四个手指垂直,且处于同一水平面内,将左手放入磁场中,让磁感线从手心穿进,四指指向正电荷的运动方向,那么大拇指所指的方向就是正电荷受洛伦兹力的方向(在黑板上画出示意图)。
教师提问:如果是负电荷在磁场中运动,洛伦兹力的方向如何?为什么?
启发学生思考,师生共同按如下思路分析:①负电荷定向运动形成电流方向如何?受到的安培力的方向如何?②由此得出负电荷受洛伦兹力方向的判定方法(在黑板上画出示意图)。③以阴极射线束在磁场中的偏转加以验证,使学生体会这一方法的应用。
(三)洛伦兹力的大小
1、教师提出问题,学生分析讨论:如何定量描述洛伦兹力的大小?
2、建立物理模型,引导学生思考,师生共同推导:设导线长L,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,导线中电流大小为I,电流方向跟磁场方向垂直,由此可知:
F安=BIL················································①
设形成电流的电荷是相同的正电荷,电量为q,以等速v作定向运动(为研究的方便而设定如此情形,跟实际效果相同),导体横截面积为S,单位体积内的电荷数目为 n,由此可见:
I=nqvS·················································②
从微观角度看,导体中运动的电荷受洛伦兹力作用,所有运动电荷受洛伦兹力的总体效应表现为导线受的安培力,设每个运动电荷的洛伦兹力为f,由此必然有:
(LSn)f=F安············································③
由①②③得:f=qvB
3、引导学生分析f=qvB的适用条件
教师提问:①运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用吗?为什么?
②f=qvB的适用条件如何?
师生共同总结:①当电荷运动方向与磁场方向平行时,运动电荷虽然在磁场中,但不受洛伦兹力作用(为什么?)。
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时,运动电荷受洛伦兹力最大fmax=qvB。
三、小结
1、对学生强调洛伦兹力方向的特点:①洛伦兹力方向跟磁场方向垂直;②洛伦兹力方向跟电荷运动方向垂直。
2、应用左手定则时,对正电荷与负电荷的不同点(四指指向不同)和相同点(四指指向电流的方向)。
3、洛伦兹力大小的描述。
四、思考与讨论(用投影仪打出思考题,供学生课后思考和讨论)
1、当导线中无电流时,导线放在磁场中,但不受安培力作用。可是导线中的自由电荷却在不停地做无规则的(热)运动,速率非常大,可见每个电荷要受洛伦兹力作用,即是说从微观角度看导线应该(好象)受安培力的作用,对此你作何解释?
2、带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?为什么(为下节课的学习埋下伏笔)?
五、作业
1.阅读课本“电视显像管的工作原理”部分
2.完成问题与练习1、2、3、4、5
