普通高中課程標準實驗教科書—物理選修3－1[人教版]
第三章磁場
3.5 磁場對運動電荷的作用力
★新課標要求
（一）知識與技能
1、知道什麼是洛倫茲力。
2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
3、知道洛倫茲力大小的推理過程。
4、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
5、理解洛倫茲力對電荷不做功。
6、了解電視機映象管的工作原理。
（二）過程與方法
通過洛倫茲力大小的推導過程進一步培養學生的分析推理能力。
（三）情感、態度與價值觀
讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法：「推理—假設—實驗驗證」
★教學重點
1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
2、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
★教學難點
1、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。
2、洛倫茲力方向的判斷。
★教學方法
實驗觀察法、講述法、分析推理法
★教學用具：
電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片
★教學過程
（一）引入新課
教師：（複習提問）前面我們學習了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：
（1）如圖，判定安培力的方向
學生上黑板做，解答如下：
若已知上圖中：b=4.0×10-2 t，導線長l=10 cm，i=1 a。求：導線所受的安培力大小？
學生解答：
f=bil=4×10-2 t×1 a×0.1 m=4×10-3 n
答：導線受的安培力大小為4×10-3 n。
（2）電流是如何形成的？
學生：電荷的定向移動形成電流。
教師：磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什麼？
學生：這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的巨集觀表現。
［演示實驗］用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。如圖3.5-1
教師：說明電子射線管的原理：
從陰極發射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的螢光屏上激發出螢光，可以顯示電子束的運動軌跡。
學生：觀察實驗現象。
實驗結果：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發現電子束運動軌跡發生了彎曲。
學生分析得出結論：磁場對運動電荷有作用。
（二）進行新課
1、洛倫茲力的方向和大小
教師講述：運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲力的巨集觀表現。
我們用安培定則判斷安培力的方向，因此可以用安培定則判斷洛倫茲力的方向。
（投影）
左手定則：伸開左手，使大拇指跟其餘四個手指垂直，並且都和手掌在乙個平面內，讓磁感線垂直穿入手心，並使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那麼，大拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。
如果運動的是負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向，那麼拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。
［投影片出示練習題］
（1）試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。
甲乙丙丁
學生解答：
甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；
乙中負電荷所受的洛倫茲力方向向上；
丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直於紙面指向紙內；
丁中負電荷所受的洛倫茲力的方向垂直於紙面指向紙外
教師：下面我們來討論b、v、f三者方向間的相互關係。如圖所示。
學生：f總垂直於b與v所在的平面。b與v可以垂直，可以不垂直。
教師：現在我們來研究洛倫茲力的大小。
若有一段長度為l的通電導線，橫截面積為s，單位體積中含有的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直於磁場方向放入磁感應強度為b的磁場中。
教師：這段導體所受的安培力為多大？
學生：f安=bil
教師：電流強度i的微觀表示式是什麼？
學生：i的微觀表示式為i=nqsv
教師：這段導體中含有多少自由電荷數？
學生：這段導體中含有的電荷數為nls。
教師：每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？
學生：安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力f的合力，這段導體中含有的自由電荷數為nls，所以
教師：當運動電荷的速度v方向與磁感應強度b的方向不垂直時，設夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小為多大？
學生：教師指出：上式中各量的單位：為牛（n），q為庫倫（c），v為公尺/秒（m/s），b為特斯拉（t）
思考與討論：同學們討論一下帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？說明理由。
教師引導學生分析得：
洛倫茲力的方向垂直於v和b組成的平面即洛倫茲力垂直於速度方向，因此，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。
投影片出示練習題：
練習1、電子的速率v=3×106 m/s，垂直射入b=0.10 t的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？
學生分析求解，教師巡迴指導：
f=qvb=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 n
練習2、來自宇宙的質子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質子在進入地球周圍的空間時，將_______
a．豎直向下沿直線射向地面b．相對於預定地面向東偏轉
c．相對於預定點稍向西偏轉d．相對於預定點稍向北偏轉
學生分析解答：b。地球表面地磁場方向由南向北，質子是氫原子核帶正電，根據左手定則可判定，質子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東。
2、電視映象管的工作原理
教師：引導學生閱讀教材相關內容，思考並回答問題。
電子束是怎樣實現偏轉的？
在圖3.5－4中，如圖所示：
（1）要是電子打在a點，偏轉磁場應該沿什麼方向？
（2）要是電子打在b點，偏轉磁場應該沿什麼方向？
（3）要是電子打從a點向b點逐漸移動，偏轉磁場應該怎樣變化？
學生：思考並回答問題：
（1）要是電子打在a點，偏轉磁場應該垂直紙面向外
（2）要是電子打在b點，偏轉磁場應該垂直紙面向裡
（3）要是電子打從a點向b點逐漸移動，偏轉磁場應該先垂直紙面向外並逐漸減小，然後垂直紙面向裡並逐漸增大。
教師：電子打在螢光屏上只能有乙個亮點，為什麼整個螢光屏都能發光能？
學生閱讀教材，進一步了解映象管的工作過程。
（三）課堂總結、點評
教師活動：讓學生概括總結本節的內容。請乙個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然後請同學評價黑板上的小結內容。
學生活動：認真總結概括本節內容，並把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什麼地方。
點評：總結課堂內容，培養學生概括總結能力。
教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。
（四）例項**
☆洛倫茲力的方向
【例1】關於帶電粒子所受洛倫茲力f和磁感應強度b及粒子速度v三者之間的關係，下列說法中正確的是
a．f、b、v三者必定均保持垂直
b．f必定垂直於b、v，但b不一定垂直於v
c．b必定垂直於f、v，但f不一定垂直於v
d．v必定垂直於f、b，但f不一定垂直於b
解析：根據左手定則，洛倫茲力垂直於b，也垂直於v，垂直於b與v所決定的平面，但b與v不一定垂直.
答案：b
【例2】如圖所示的是磁感應強度b、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力f三者方向的相互關係圖（其中b垂直於f與v決定的平面，b、f、v兩兩垂直）。其中正確的是
答案：d
☆洛倫茲力的大小
【例3】如圖所示，勻強磁場方向水平向里，勻強電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區域。則
a．若電子從右向左飛入，電子也沿直線運動
b．若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉
c．若電子從右向左飛入，電子將向下偏轉
d．若電子從左向右飛入，電子也沿直線運動
解析：若電子從右向左飛入，電場力向上，洛倫茲力也向上，所以上偏，b正確；若電子從左向右飛入，電場力向上，洛倫茲力向下。由題意，對正電荷qe=bqv，與q無關，所以對電子二者也相等，所以電子從左向右飛，做勻速直線運動.
答案：bd
【例4】乙個長螺線管中通有電流，把乙個帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計重力影響），粒子將在管中
a．做圓周運動b．沿軸線來回運動
c．做勻加速直線運動d．做勻速直線運動
解析：通電長螺線管內部的磁場方向始終與中軸線平行，帶電粒子沿磁場方向運動時，不受洛倫茲力，所以一直保持原運動狀態不變，正確答案是d。
答案：d
★課餘作業
完成p103「問題與練習」第1、2、5題。書面完成第3、4題。
★教學體會
思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。
《磁場對運動電荷的作用》學案
知識梳理 一 洛倫茲力 磁場對運動電荷的作用力 1 洛倫茲力的公式 f 2 當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相平行時，f 3 當帶電粒子的運動方向與磁場方向互相垂直時，f 4 只有運動電荷在磁場中才受到洛倫茲力作用，靜止電荷磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0.二 洛倫茲力的方向 1 運動電荷在磁...
學案27 磁場對運動電荷的作用
限時訓練 1 如圖，在x 0 y 0的空間中有恆定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直於oxy平面向里，大小為b。現有一質量為m電量為q的帶電粒子，在x軸上到原點的距離為x0的p點，以平行於y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直於y軸的方向射出此磁場。不計重力的影響。由這些條件可知 a 能確定粒子通...
磁場對運動電荷的作用力
3.5 磁場對運動電荷的作用力 編寫 吳昌領審核 陶海林 知識要點 1 運動電荷在磁場中受到的作用力，叫做 2 洛倫茲力的方向的判斷 左手定則 讓磁感線手心，四指指向的方向，或負電荷運動的 拇指所指電荷所受的方向。3 洛倫茲力的大小 洛倫茲力公式 4 洛倫茲力對運動電荷不會電荷運動的速率。5 映象管...