高中物理选修3-1第三章第五节 磁场对运动电荷的作用力
全国优质课大赛一等奖高中物理新课标教材选修三《磁场对运动电荷的作用力》教学设计+教学反思
问题引领，自主导学——《磁场对运动电荷的作用力》教学设计摘要：近年来，为了提高课堂效率，培养学生提出问题、解决问题、自主学习、合作学习能力，以问题为引领的自主导学模式悄然兴起。
教师通过课堂问题引领学生积极思考，让学生在自主学习、合作交流中加深对知识的理解、应用，并主动建构。
关键词：问题引领、自主导学、合作交流一、教学设计思路教材分析：本节课是人教版选修3-1第三章第5节《磁场对运动电荷的作用》的内容。
涉及到的知识点有“洛伦兹力的方向和大小”、“电视显像管的工作原理”。
在前一节学生学习了磁场对通电导线的作用——安培力，会用左手定则判断安培力的方向并计算大小，这为本节课进一步研究磁现象的电本质——洛伦兹力打下了基础。
对洛伦兹力的方向和大小的探究过程能很好的培养学生的合作交流能力，让学生体验科学探究的一般过程，是本节课的重点。
另一方面，由于时代在进步，电视机向薄发展，所以电视机显像管原理可以简单带过或用其他实例替代。
教学思路：为激发学生学习兴趣，本节课以自然现象（极光）为切入口引入新课，结合实验探究，采用问题引领，启发学生对洛伦兹力的方向和大小进行探究。
让学生在科学探究体验过程中，合作学习、深入讨论、总结提升。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道磁场对电流作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。
（2）知道洛仑兹力的方向由左手定则判定，并会熟练地应用。
（3）能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力表达式f=qvB，并能够进行简单计算。
2．过程与方法（1）通过实验探究让学生总结洛伦兹力的方向的判断方法；（2）通过理论探究让学生总结洛伦兹力的大小的计算方法。
3．情感、态度与价值观（1）提高学生透过现象认清本质的认知能力；（2）培养学生主动探索、善于分析的科学态度。
三、教学重难点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。
六、板书设计3.5磁场对运动电荷的作用微观宏观七、课后作业1．上网查阅资料：极光的形成2．课第2、3、4题教学反思有幸上了一节《磁场对运动电荷的作用》，在设计教学流程、改进实验装置、思考问题导学的学案、课堂教学、课后观摩及专家点评过程中学习到不少新的理念、新的知识。
高中物理优质课选修3-1第三章第5节“磁场对运动电荷的作用力”授课课件
V
3.如图所示，某空间存在着正交的匀强电磁 场，匀强电场的方向水平向右，匀强磁场 方向垂直纸面向内，其中E=10N/C， B=1T，现有一个带电量q=+2×10-6C质 量m=2×10-6kg的小球以某速度进入这个 电磁场，发现其恰能做匀速直线运动，请 求出小球的速度大小和方向？
B
=qυB
四.实例探究---速度选择器
五. 练习
V ƒ洛
ƒ洛=qvB
ƒ洛 θ
V
ƒ洛=qvB
V θ
垂直纸面向内 ƒ洛=qvBSin θ
2.在阴极射线管中电子流向由左向右,其正上 方有一根通有由左向右的电流的直导线,导线与 阴极射线管平行,则阴极射线将（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
一.洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用力
荷兰物理学家
H.A.Lorentz （1853-1928）
二.洛伦兹力的方向
F安
ƒ洛
V
V
1.若把一根没有通电的导线放入磁场,是否会受到安培力? 2.若把一根通电的导线垂直放入磁场,是否会受到安培力? 3.电流是怎么形成的呢? 4.安培力的实际是对什么的作用力?
1.方向判定：左手定则
探究 2 .洛伦兹力做功吗?
洛伦兹力不做功 ƒ洛 V
ƒ洛
V
三．洛伦兹力的大小：ƒ洛=qvB
根据安培力推理探究
把一根长为L，通电流I的直导线为研究对 象，把其垂直放入磁场B ,如图: 导体中电流：
I= qnsυ
导体中自由电荷的个数：
N=nLs
导体所受安培力的大小：
f=F/N=BqnsυL/nLs
L
伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,且都与手掌处 于同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向正 电荷的运动方向,这时大拇指所指的方向就是正电荷 所受洛伦兹力的方向．
高中物理选修3-1运动电荷在磁场中受到的力知识点
高中物理选修3-1运动电荷在磁场中受到的力知识点一、磁场对运动电荷有力的作用——这个力叫洛仑兹力。
二、磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定向运动形成的。
所以磁场对电流的安培力可能是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。
即：(一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。
(二)洛伦兹力是安培力的微观本质。
三、洛伦兹力的方向(一)洛伦兹力的方向符合左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。
(二)关于洛仑兹力的说明：1、洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
2、洛仑兹力永远与速度方向垂直。
3、洛仑兹力对电荷不做功。
4、洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
5、洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。
四、洛伦兹力的大小(一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。
(二)洛伦兹力是安培力的微观本质。
高中物理选修3-1知识点一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。
电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。
(1)计算式(2)单位：伏特(V)(3)电势差是标量。
其正负表示大小。
二、电场力的功电场力做功的特点：电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关。
1. 电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.注意：系统性、相对性2. 电势能的变化与电场力做功的关系(1)电荷在电场中具有电势能。
(2)电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。
(3)电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大。
(4)电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。
(5)电势能是相对的，与零电势能面有关(通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。
)(6)电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
物理：3.5《磁场对运动电荷的作用》课件(新人教版选修3-1)
四、电视显像管的工作原理
1、要是电子打在A点，偏转磁场 应该沿什么方向？ 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？ 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 点逐渐移动， 该怎样变化？ 该怎样变化？ 先垂直纸面向外并逐渐减小， 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。 然后垂直纸面向里并逐渐增大。 模拟演示
三、洛伦兹力大小
设有一段长为L 横截面积为S的直导线， 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单 位体积内的自由电荷数为n 位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷 量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电 量为q 自由电荷定向移动的速率为v 导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B 导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场 B 中，求 v （1）通电导线中的电流 I v （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 F v （4）每个电荷所受的洛伦兹力
一、磁场对运动电荷的作用力
演示：阴极射线在磁场中的偏转 演示：
电子射线管的原理： 电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子， 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， 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， 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。 束的运动轨迹。 实验现象： 实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动， 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， 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。 轨迹发生了弯曲。
当V与B成一角度θ时 成一角度θ
=qVBsinθ F洛=qVBsinθ
(人教版)选修3-1物理：3.5《磁场对运动电荷的作用力》ppt课件
兹力，故 B 、 C 错，正电荷所受电场力的方向与该处电场方向
一致，D错。
第三章
5
成才之路 · 高中新课程 · 学习指导 · 电粒子在复合场中的运动
1 ．复合场：一般是指电场、磁场和重力场并存，或其中 两种场并存，或分区域存在。 2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注
伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。
[ 特别提醒 ](1) 电子、质子、 α 粒子等一般不计重力，带电 小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。 (2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运 动方向垂直，永不做功的特点。
第三章 5
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认为。
第三章
5
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三、洛伦兹力与电场力的比较
内容 性质 洛伦兹力 磁场对在其中运动 的电荷的作用力 静电力 电场对放入其中的电 荷的作用力 电场中的电荷一定受 到电场力的作用 F＝qE 正电荷所受力的方向 与电场方向相同，负 电荷所受力的方向与 电场方向相反
E [特别提醒 ]只要带电粒子的速率满足 v＝B，即使电性不 ．．． 同 ，电荷不同 ，也可沿直线穿出右侧小孔，而其他速率的粒子 ． ．．．． 要么上偏，要么下偏，无法穿出。因此利用这个装置可以用来 选择某一速率的带电粒子。
第三章
5
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1
学习目标定位
5
课堂知识构建
2
课堂情景切入
6
考点题型设计
高中物理选修3-1-磁场对运动电荷的作用力
磁场对运动电荷的作用力知识元洛伦兹力知识讲解洛伦兹力1．内容：运动电荷在磁场中受到的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时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．负电荷受力方向与正电荷的受力方向相反.3．洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B与v所决定的平面，故洛伦兹力不做功.4．洛伦兹力推导：如图所示，直导线长为L，电流为I，导线中运动电荷数为n，横截面积为S，单个电荷的电量为q，定向运动速度为v，则，安培力F=ILB=nF洛所以洛伦兹力因为I=NqSv(N为单位体积的电荷数)所以，式中n=NSL，故F洛=qvB.上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦兹力，若电荷运动方向与磁场方向夹角为θ，则洛伦兹力为F=qvB sinθ.5．通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．例题精讲洛伦兹力例1.如图甲所示，将一带正电的物块无初速地放在倾斜传送带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针转动，该装置处于垂直纸面的匀强磁场中，物块由传送带底端运动至顶端的过程中，其v-t图象如图乙所示，物块全程运动的时间为t2，以下说法正确的是（图乙中t1、t2、v m均为已知量）（）A．匀强磁场垂直纸面向里B．由图可知皮带轮的传动速度可能小于v mC．由图可以求出物块运动的总位移xD．在t1-t2时间内，物块仍可能相对皮带向下滑动例2.如图所示，一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，小球飞离桌子边缘落到地板上．设其飞行时间为t1，水平射程为s1，落地速率为v1．撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，落地速率为v2，则（）A．t12B．s1>s2C．s12D．v1=v2如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子（电荷量为q）从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°．电子进入磁场瞬间受到______（填“洛伦兹力”或“安培力”），其大小为_____。
【金版教程】2014年高中物理 第三章《第5节 运动电荷在磁场中受到的力》课件 新人教版选修3-1
5．洛伦兹力与安培力的关系 (1)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． (2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏 观表现，但不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷 所受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时才能这样认为． (3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功．可见安培力 与洛伦兹力既有联系，也有区别.
3．洛伦兹力的大小 当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况时， 洛伦兹力的大小： (1)当v与B成θ角时：F＝ qvBsinθ . (2)当v⊥B时：F＝ qvB. (3)当v∥B时：F＝ 0 .
判一判
(1)运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会 )
受到洛伦兹力的作用．(
(2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应 强度一定为零．( )
其次，根据已知条件，结合牛顿运动定律和运动学规律， 列方程求解． 若涉及能量，可根据动能定理或能量守恒定律，列方程求 解，同时注意洛伦兹力始终与带电粒子速度方向垂直，因而对 带电粒ห้องสมุดไป่ตู้不做功．
典题研析 例1 在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B， 带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所 受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．
[规范解答] 上方．
(1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v垂直向左
(2)v与B的夹角为30° ，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁 1 场的分量，v⊥＝vsin30° ，F＝qvBsin30° ＝ qvB.方向垂直纸面 2 向里． (3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力． (4)v与B垂直，F＝qvB，方向与v垂直向左上方．
典题研析 例3 如图所示为电视显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以 )
物理：3.5《磁场对运动电荷的作用力》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
二、对洛伦兹力大小的理解 1．公式推导 ． 设导体内单位长度上自由电荷 数为n， 自由电荷的电荷量为q， 数为 ， 自由电荷的电荷量为 ， 定 向移动的速度为v， 设长度为L的导 向移动的速度为 ， 设长度为 的导 线中的自由电荷在t秒内全部通过截 线中的自由电荷在 秒内全部通过截 所示， 面 A， 如图 － 5－ 2所示 ， 设通过的 ， 如图3－ － 所示 电荷量为Q， 电荷量为 ， 图3－5－2 － －
图3－5－1 － － 2．磁场对运动电荷有力的作用，人们称这种力为 ．磁场对运动电荷有力的作用， 洛伦兹力 ．
二、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力的方向 ． 可以用左手定则判定：伸开左手， 使拇指与其余 可以用左手定则判定 ： 伸开左手 ， 四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感 四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内， 线从掌心 进入， 运动的方向， 进入，并使四指指向 正电荷 运动的方向 ，
一、洛伦兹力 1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲 ．演示实验：电子射线管发出的电子束， 中的径迹是 一条直线 ． 把电子射线管放在蹄形磁铁的 磁场中，如图 － － 乙中电子束的径迹向 磁场中，如图3－5－1乙中电子束的径迹向 下 发生了偏 若调换磁铁南北极的位置， 转 ， 若调换磁铁南北极的位置 ， 则电子束的径迹会向 上 偏转． 偏转．
三、带电粒子在复合场中的直线运动 1．复合场一般包括重力场、电场和磁场三种场的 ．复合场一般包括重力场、 任意两种场复合或三种场复合． 任意两种场复合或三种场复合． 2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 ． (1)正确进行受力分析， 除重力 、 弹力 、 摩擦力外 正确进行受力分析，除重力、弹力、 正确进行受力分析 要特别注意电场力和洛伦兹力的分析． 要特别注意电场力和洛伦兹力的分析． (2)确定带电粒子的运动状态， 注意运动情况和受 确定带电粒子的运动状态， 确定带电粒子的运动状态 力情况的结合． 力情况的结合．
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θ
v
(θ指的是B^v)
F洛 = qVB( V⊥B）
B
F洛 = 0 ( V∥B）
3.方向：左手定则
B2
θ v B1
课堂训练
课本课后习题第1题
思考与讨论
（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直
（2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ 只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小
将发生什么情况？
说明：安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.大小：
电流的微观表达式: I = nqvs
设导体的横截面积为S, 导体每单位体积内的自由电荷数为n, 每个自由电荷所带的电荷量为q, 导体内自由电荷定向移动的速率均为v.
L=vt
I
=
Q t
=
Nq t
= nvttSq= nqvS
f = F = BIL = BnqvSL = qvB N nvtS nLS
洛伦兹力：
1.定义：磁场对运动电荷的作用力。 B
说明：安培力是洛伦兹力的宏观表现。 θ
2.大小：F洛=qVBsinθ
v
(θ指的是B^v)
F洛 = qVB( V⊥B）
F洛 = 0 ( V∥B）
B
B2
θ v B1
思考：洛伦兹力的方向如何判断？
F
+
v
Ⅰ
Ⅰ
—
v
F
洛伦兹力方向判定方法： 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个 手指
(θ指的是B^v)
F洛 = qVB( V⊥B）
F洛 = 0 ( V∥B）
3.方向：左手定则
说明：洛伦兹力永不做功。
2、质m=0.1×10-3kg的小物块，带有电量为 q=5×10-4C的正 电
荷，放在斜面上，斜面的倾角α=30°，物块与斜面间的动摩擦 因数μ=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如 （图1），物若块斜下面滑足时够，长能，达问到：的最大速率为多少？ （2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
洛伦兹力对运动电荷不做功
洛伦兹力：
1.定义：磁场对运动电荷的作用力。
说明：1.安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.大小：F洛=qVBsinθ
(θ指的是B^v)
F洛 = qVB( V⊥B）
F洛 = 0 ( V∥B）
3.方向：左手定则
说明：洛伦兹力永不做功。
电视显像管的工作原理
第三章 磁场
第5节
磁场对运动电荷的作用
1、电流是如何形成的？ 电荷的定向移动形成的.
2、由上述的两个问题你 会想到什么？
通电导线在磁场中会受 到力的作用（安培力）
F
ff
ff
f
ff
ff
f
f
f
ff
f f ff f f ff f
I
磁场对运动电荷是否有力的作用？
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洛伦兹力：
1.定义：磁场对运动电荷的作用力。
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, 然后垂直纸面向里
洛伦兹力：
1.定义：磁场对运动电荷的作用力。
说明：1.安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.大小：F洛=qVBsinθ
垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线从 掌心进入，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向 就是运动电荷所受的洛伦兹力方向．
（1）对于正电荷:四指指向正电荷的运动方向．
（2）对于负电荷:四指指向负电荷运动的反方向．
洛伦兹力：
1.定义：磁场对运动电荷的作用力。 B
说明：安培力是洛伦兹力的宏观表现。