第一篇：3.5《探究洛倫茲力》教案

3.4洛倫茲力

范波

教學目標

（一）知識與技能

1、通過實驗，認識洛倫茲力。會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。

2、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。

3、了解速度選擇器。

（二）過程與方法

通過觀察電子束在磁場中的偏轉研究洛倫茲力的方向，體驗研究物理學的實驗方法。

對比安培力與洛倫茲力，從理論上到處洛倫茲力公式，認識科學探究方法的多樣性。

（三）情感、態度與價值觀

由實驗觀察得知洛倫茲力的存在，培養實事求是的科學態度。

由理論推導得出洛倫茲力大小的公式，養成嚴密推理的科學作風。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。教學過程

（一）引入新課 教師：（復習提問）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

解答如下：

-2若已知上圖中：B=4.0×10 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，大家會想到什么？ 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宏觀表現。

［演示實驗］用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。

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，轟擊到長條形的熒光屏上激發出熒光，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，將條形磁體靠近陰極射線管，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

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宏觀表現。

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，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，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，那么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 教師引導學生分析得：

洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，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。

2、洛倫茲力的大小

教師：現在我們來研究洛倫茲力的大小。

如圖，以一根長為L，橫截面積為S、通過的電流為I的導線為研究對象，請你完成如下問題：

（1）（2）（3）（4）設導線中單位體積內所含的自由電荷數為n，每個電荷的電荷量為q，電荷定向移動的平均速率為v，如何計算通過導線的電流I？

設直線導線處在磁感應強度為B的勻強磁場中，電流與磁場方向垂直，如何求出該段電流受到的安培力F？

如何計算該段導線中總的自由電荷數N？

若把安培力F看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力f的矢量和，能求出f嗎？

F洛?F安nLS?BILnLS?nqvSLBnLS?qvB

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？

F洛?qvBsin?

教師指出：上式中各量單位：F洛為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）

投影片出示課本例題并引導得出速度選擇器原理。

3、帶電粒子在磁場中的運動

F洛=qvB=mv2/R

R=mv2/qB T=2πR/v=2πm/qB

第二篇：3.5《探究洛倫茲力》教案

探究洛倫茲力

★教學目標

（一）知識與技能

1、通過實驗，認識洛倫茲力。會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。

2、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。

3、了解速度選擇器。

（二）過程與方法

通過觀察電子束在磁場中的偏轉研究洛倫茲力的方向，體驗研究物理學的實驗方法。對比安培力與洛倫茲力，從理論上到處洛倫茲力公式，認識科學探究方法的多樣性。

（三）情感、態度與價值觀

由實驗觀察得知洛倫茲力的存在，培養實事求是的科學態度。由理論推導得出洛倫茲力大小的公式，養成嚴密推理的科學作風。

★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。

★教學過程

（一）引入新課 教師：（復習提問）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

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，大家會想到什么？

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宏觀表現。［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，轟擊到長條形的熒光屏上激發出熒光，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，將條形磁體靠近陰極射線管，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

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宏觀表現。

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，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，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，那么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

教師引導學生分析得：

洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，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。

2、洛倫茲力的大小 教師：現在我們來研究洛倫茲力的大小。

如圖，以一根長為L，橫截面積為S、通過的電流為I的導線為研究對象，請你完成如下問題：

（1）設導線中單位體積內所含的自由電荷數為n，每個電荷的電荷量為q，電荷定向移動的平均速率為v，如何計算通過導線的電流I？

（2）設直線導線處在磁感應強度為B的勻強磁場中，電流與磁場方向垂直，如何求出該段電流受到的安培力F？

（3）如何計算該段導線中總的自由電荷數N？（4）若把安培力F看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力f的矢量和，能求出f嗎？

F洛?F安nLS?BILnqvSLB??qvB nLSnLS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？

F洛?qvBsin?

教師指出：上式中各量單位：F洛為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）投影片出示課本例題并引導得出速度選擇器原理。

【練習】質量為m，帶電量為q的帶電粒子，以速率v垂直進入如圖所示的勻強磁場中，恰好做勻速直線運動．求：磁場的磁感應強度及帶電粒子的電性．

3、課堂小結

（1）洛倫茲力：磁場對運動電荷的力。（2）洛倫茲力方向判斷方法： 左手定則

（3）洛倫茲力一定與速度方向垂直，所以洛倫茲力一定不做功。（4）洛倫茲力的大小：f=qvB（5）速度選擇器：v=E/B

4、反饋練習

【例1】

如圖16－51所示的正交電場和磁場中，有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中，并沿直線運動(不考慮重力作用)，則此粒子

（）A．一定帶正電

B．一定帶負電 C．一定不帶電

D．可能帶正電或負電，也可能不帶電

【例2】帶電量為＋q的粒子，在勻強磁場中運動，下面說法中正確的是（）

A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同。B．如果把＋q改為－q，且速度反向且大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變。

C．只要帶電粒子在磁場中運動，它一定受到洛倫茲力作用。D．帶電粒子受到洛倫茲力越小，則該磁場的磁感強度越小。

【例3】如圖16－52所示，勻強電場方向豎直向下，勻強磁場方向水平向里，有一正離子恰能沿直線從左到右水平飛越此區域，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

第三篇：2.3 洛倫茲力教案

3.3

洛侖茲力和顯像管

教學目標

1、知識與技能

（1）了解磁鐵使陰極射線管中電子流偏轉的原理，以及洛倫茲力的應用。（2）學習和理解洛倫茲力的表達式和方向的判斷方法。（3）學會利用洛倫茲力原理解決相關問題。

2、過程與方法

（1）仔細觀察磁體對電子流作用的實驗現象，并認真參與到洛倫茲力表達式推導的過程。（2）通過這節的觀察、分析、推理和總結，培養學生發現問題、解決問題的思維方法和能力

3、情感態度與價值觀

（1）播放極光和電視直播圖片，增進學生對自然科學的探究興趣，及對生活和科學的熱愛。

（2）通過本節的觀察和探究，培養學生認真、嚴謹、求實的科學態度。

（3）本節把自然、生活、實驗同基本的科學原理緊密結合在一起，培養學生將現象與理論結合得到真理的辨證哲學觀。

一、教學方法

演示法、講授法、探究法

二、教具與媒體

永磁體、高壓電源、陰極射線管、多媒體及課件

三、教學過程

（一）創設情境，導入新課

1、播放兩張極光圖片。注釋：南北極出現絢麗多彩的極光。提問：想知道極光是怎樣形成的嗎？

2、播放一張電視直播圖片。注釋：電視給人們的生活帶來變化和舒適。提問：想知道電視是怎樣顯現圖像的嗎？

導語：美妙的大自然和舒適的現代生活背后，蘊藏著樸素的科學原理。這節課我們就來學習磁場對運動電荷的作用。

（二）進入新課，科學探究

1、實驗

在第一節我們知道磁場對電流產生安培力，而電流是自由電荷定向運動形成的。那么，磁場會不會對運動電荷產生作用呢？

給陰極射線管兩端接上高壓電源，電子從陰極射向陽極，形成電子流。電子流側射在熒光板上使其發光，顯示出電子流的軌跡。

未加磁場時，電子流的軌跡是一條直線。

圖1 陰極射線管

① 把一條形磁鐵N極靠近電子流，電子流向下 偏移；用S極，電子流又向上偏移。

結論：運動電荷在磁場中受到作用力，力的方向跟磁場方向有關。

2、洛倫茲力

（1）含義：運動電荷在磁場中受到的力

（2）大小：①洛倫茲力與安培力：當大量電荷定向運動時，每個運動電荷受到的洛倫茲力疊加起來，在宏觀上表現為安培力。②公式的推導：

通電導線與磁場垂直時，導線受到的安培力為

F安?IlB

那么導線中運動電荷洛倫茲力又為多少呢？

如圖2所示，設有一通電導體垂直置于磁場中，圖2安培力與洛倫茲力 導體中單位體積的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q，電荷的速率為v，在時間t內，橫截面S上的電荷通過的位移為l?vt，通過的體積V?Sl?Svt，則體積V內的電荷數目為：

N?n?V?nSvt 總電荷量為

Q?Nq?qnSvt

電荷定向運動產生的電流為

I?Q?nqvS t這就是電流的微觀表達式。安培力的公式又可寫為

F安?IlB?(nqvS)(vt)B

又F安為N個F洛疊加起來的合力，有

F安?NF洛

所以

F洛?F安N?(qnvS)(vt)B?qvB

nSvt這就是v與B垂直時，運動電荷的洛倫茲力公式。② 特殊式：v?B,F洛?qvB

③ 一般式：v與B夾角為?時（如圖4），將B分解為平行于v分量B∥= Bcos?，B∥不產生洛倫茲力；垂直于v

n，B?產生的洛倫茲力 的分量B??Bsi?F洛?qvBsin?

圖3

v與B夾角為? ??qvB 2 這就是v與B夾角為?時，洛倫茲力的一般表達式。

（3）方向：洛倫茲力的方向用左手定則判斷：讓磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運動方向，拇指指向洛倫茲力方向。負電荷的受力方向與正電荷相反。如圖4所示 討論：①F洛跟B、v垂直

②F洛只改變v方向而不改變大小 ③F洛永不做功，P?F洛v?cos90?=0

圖4判斷洛倫茲力方向 課堂練習：

1.電子以初速度V垂直進入磁感應強度為B的 勻強磁場中,則（）

A.磁場對電子的作用力始終不變.B.磁場對電子的作用力始終不做功

C.洛倫茲力的功率為 P?F2洛v?qvB

D.電子的動能始終不變

2、課本123頁例題

3、洛倫茲力的應用

（1）解釋極光現象：利用運動電荷在磁場中受力可解釋極光現象。來自太陽的高速帶電粒子到達南北極上空，在地磁場中粒子受洛倫茲力而偏轉，再與空氣分子碰撞而使空氣發出耀眼奪目的極光。

（2）制成電視顯像管：顯像管中陰極發出的電子在磁場中偏轉，偏轉后的電子打在熒光屏上各個區域，使熒光屏發光，顯現出各類圖像。

第四篇：公開課洛倫茲力教案

5.5探究洛倫茲力

第一課時

知識與技能目標

1、通過實驗探究，認識洛倫茲力，會判斷洛倫茲力的方向；

2、理解洛倫茲力的推導過程，會計算洛倫茲力的大小。

過程與方法

觀察實驗現象，思考總結洛倫茲力的左手定則；理論推導→洛倫茲力的大小 情感態度價值觀

讓學生親身感受物理科學探究活動，理論推導學習物理。教學過程

讓學生觀察多媒體中有趣的極光現象（磁場對電粒子作用形成）地球：大磁體

太空存在一些高速帶電粒子 復習：

學習安培力：磁場對電流的作用

電流：定向移動的電荷形成 思考：“磁場對電流的安培力”與“磁場對自其中運動電荷的作用力”之間的關系？ 引出洛倫茲力f洛（N）

洛倫茲力

f洛?方向大小

本節課從“方向”和“大小”兩個方面認識洛倫茲力。

一、洛倫茲力的方向

觀察實驗，回答課本P116?117三個問題。

（1）、無磁場時：徑跡為直線

（2）、加磁場時：電子束偏轉

（3）、調換磁場方向：電子束偏轉方向改變 學生思考：由以上能得到什么結論？ 安培力：F?I,F?B?左手定則

洛倫茲力f洛：f洛??，f洛?B（能否用左手定則判斷？）學生根據安培力的左手定則總結洛倫茲力的左手定則。

洛倫茲力的方向符合左手定則：

——伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內，把手放入磁場中，磁感線穿過手心（保證磁感線與大拇指垂直），四指指向正電荷運動的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向．

對于負電荷呢？ 練習：剛才實驗（電子束所受到洛倫茲力的方向）

二、洛倫茲力的大小（V⊥B）

學生討論完成理論推導

設：導線內單位體積內的電荷數為n，每個電荷的電量為q，電荷定向運動的速度為v，陰影部分導線內電荷數為N 導線中的電流：I?nqsv

所受到的安培力：F?BIL?BnqsvL 運動電荷的總數：N?nsL

F單個運動電荷所受到的作用力：f?N?qvB

洛倫茲力的大小：討論：當v?B時，當v//B時，f洛?qvB

f洛?qvB

f洛?0

當v與B的夾角θ時，f洛?qvBsin?

回頭來想想：f洛?qvB與F?BIL的關系

1、安培力是洛倫茲力的宏觀表現

2、洛倫茲力是安培力的微觀本質

隨堂練習：導學案第2題

審題分析：從題目讀出題眼：帶電粒子沿直線運動

從圖知：在此空間存在著電場和磁場→即存在電場力和洛倫茲力 由以上可知：要求洛倫茲力和電場力處于二力平衡 所以列方程：qE?qvB

v?EB

（只與電場強度和磁感應強度有關）解得作業：課本P1201、2

第五篇：洛倫茲力教案

第2節

磁場對運動電荷的作用

一、教材分析

本節選自高中物理選修3—1（山東科學技術教育出版社）第6章《磁場對電流和運動電荷的作用》的第2節。這節內容從磁鐵偏轉電子流這一實驗現象出發，經過嚴密的邏輯推理得到磁場對運動電荷的作用力的公式，及其作用力的方向判斷，最后列舉例題，加深學生對知識的鞏固。

二、學情分析

探究洛倫茲力所需要的知識和原理包括安培力公式、電流的微觀表達式以及磁感應強度等，在本節之前電場、磁場的學習中均有涉及。因此，學生應該具備相應的知識基礎參與本節的探究過程。

三、教學目標

1、知識與技能

（1）了解磁鐵使陰極射線管中電子流偏轉的原理，以及洛倫茲力的應用。（2）學習和理解洛倫茲力的表達式和方向的判斷方法。（3）學會利用洛倫茲力原理解決相關問題。

2、過程與方法

（1）仔細觀察磁體對電子流作用的實驗現象，并認真參與到洛倫茲力表達式推導的過程。（2）通過這節的觀察、分析、推理和總結，培養學生發現問題、解決問題的思維方法和能力

3、情感態度與價值觀

（1）播放極光和電視直播圖片，增進學生對自然科學的探究興趣，及對生活和科學的熱愛。

（2）通過本節的觀察和探究，培養學生認真、嚴謹、求實的科學態度。

（3）本節把自然、生活、實驗同基本的科學原理緊密結合在一起，培養學生將現象與理論結合得到真理的辨證哲學觀。

四、教學方法

演示法、講授法、探究法

五、教具與媒體

永磁體、高壓電源、陰極射線管、多媒體及課件

六、教學過程

（一）創設情境，導入新課

1、播放兩張極光圖片。注釋：南北極出現絢麗多彩的極光。提問：想知道極光是怎樣形成的嗎？

2、播放一張電視直播圖片。注釋：電視給人們的生活帶來變化和舒適。提問：想知道電視是怎樣顯現圖像的嗎？

導語：美妙的大自然和舒適的現代生活背后，蘊藏著樸素的科學原理。這節課我們就來學習磁場對運動電荷的作用。

（二）進入新課，科學探究

1、實驗

在第一節我們知道磁場對電流產生安培力，而電流是自由電荷定向運動形成的。那么，磁場會不會對運動電荷產生作用呢？

給陰極射線管兩端接上高壓電源，電子從陰極射向陽極，形成電子流。電子流側射在熒光板上使其發光，顯示出電子流的軌跡。

① 未加磁場時，電子流的軌跡是一條直線。② 把一條形磁鐵N極靠近電子流，電子流向下 偏移；用S極，電子流又向上偏移。

結論：運動電荷在磁場中受到作用力，力的方向跟磁場方向有關。

圖1 陰極射線管

2、洛倫茲力

（1）含義：運動電荷在磁場中受到的力

（2）大小：①洛倫茲力與安培力：當大量電荷定向運動時，每個運動電荷受到的洛倫茲力疊加起來，在宏觀上表現為安培力。②公式的推導：

通電導線與磁場垂直時，導線受到的安培力為

F安?IlB

那么導線中運動電荷洛倫茲力又為多少呢？

如圖2所示，設有一通電導體垂直置于磁場中，圖2安培力與洛倫茲力 導體中單位體積的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q，電荷的速率為v，在時間t內，橫截面S上的電荷通過的位移為l?vt，通過的體積V?Sl?Svt，則體積V內的電荷數目為：

N?n?V?nSvt 總電荷量為

Q?Nq?qnSvt

電荷定向運動產生的電流為

I?Q?nqvS t這就是電流的微觀表達式。安培力的公式又可寫為

F安?IlB?(nqvS)(vt)B

又F安為N個F洛疊加起來的合力，有

F安?NF洛

所以

F洛?F安N?(qnvS)(vt)B?qvB

nSvt這就是v與B垂直時，運動電荷的洛倫茲力公式。③ 特殊式：v?B,F洛?qvB

④ 一般式：v與B夾角為?時（如圖4），將B分解為平行于v分量B∥= Bcos?，B∥不產生洛倫茲力；垂直于v的分量B??Bsin?，B?產生的洛倫茲力

F洛?qvBsin? ??qvB這就是v與B夾角為?時，洛倫茲力的一般表達式。

圖v

與B夾角為?

（3）方向：洛倫茲力的方向用左手定則判斷：讓磁感線垂直穿過左手心，四指指向正電荷運動方向，拇指指向洛倫茲力方向。負電荷的受力方向與正電荷相反。如圖4所示 討論：①F洛跟B、v垂直

②F洛只改變v方向而不改變大小 ③F洛永不做功，P?F洛v?cos90=0

圖4判斷洛倫茲力方向 課堂練習：

1.電子以初速度V垂直進入磁感應強度為B的 勻強磁場中,則（）

A.磁場對電子的作用力始終不變.B.磁場對電子的作用力始終不做功

C.洛倫茲力的功率為 P?F洛v?qv2B

D.電子的動能始終不變

2、課本123頁例題

?

3、洛倫茲力的應用

（1）解釋極光現象：利用運動電荷在磁場中受力可解釋極光現象。來自太陽的高速帶電粒子到達南北極上空，在地磁場中粒子受洛倫茲力而偏轉，再與空氣分子碰撞而使空氣發出耀眼奪目的極光。

（2）制成電視顯像管：顯像管中陰極發出的電子在磁場中偏轉，偏轉后的電子打在熒光屏上各個區域，使熒光屏發光，顯現出各類圖像。

七、板書設計

第2節

磁場對電荷的作用

1、實驗

結論：磁場對運動電荷產生作用

2、洛倫茲力

（1）含義：運動電荷在磁場中受到的力（2）大小：①F安為F洛的宏觀表現 ②推導

③特殊式：v?B時，F洛=qvB

④一般式：v與B夾角為?時，F洛=qvBcos?

(3)方向：左手定則：磁感線垂直穿過左手心，四指指向電流方向，拇指指向洛倫茲力方向