高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5.5 探究洛伦兹力素材 沪科版选修3-1-沪科版高中选修3-1物理素材

探究洛伦兹力教学建议本节内容既是安培力的延续,也是后面学习带电粒子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,对以后力学综合问题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。洛伦兹力的方向和大小是本节教材的重点,实验结合理论探究洛伦兹力方向,再由安培力的表达式推导出洛伦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。“洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系?洛伦兹力对带电粒子的速度有什么影响?洛伦兹力对带电粒子做的功是多少?”可以提出这样三个问题供学生思考与讨论,课堂教学中可以组织学生开展小组讨论,然后通过交流发言得出正确结论。(1)洛伦兹力的方向演示实验不仅能够让学生确信洛伦兹力的存在,而且可以通过实验发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系,探究出它们之间的关系能成为“安培力是洛伦兹力的宏观表现”的一个佐证。同时,这个演示实验让肉眼看不到的电子显现出径迹,让学生可以亲眼观察磁场使电子径迹发生弯曲的现象,可以大大激发起学生的好奇心和求知欲,甚至有的学生由此能树立从事科学研究的人生志向。因此做好这个演示实验十分重要。应充分发挥演示实验的作用,结合对安培力方向的复习,使研究洛伦兹力方向的过程成为一个科学猜想,逻辑思维,实验证实,归纳讨论的过程。与安培力的方向一样,培养学生的空间想象能力仍然是学好本节的关键。应帮助学生建立三维空间模型,充分发挥立体图和各种剖面图的作用。同时由于我们的习题和例题大多数是洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向两两垂直,应该防止学生在解决实际问题时误以为洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向一定是两两垂直的。可结合实例强调——洛伦兹力的方向一定与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直,但电荷的运动方向与磁感应强度方向可以成任意角度。当电荷的运动方向与磁感应强度方向垂直时,洛伦兹力最大,当电荷的运动方向与磁感应强度方向平行时,洛伦兹力最小,等于零。(2)洛伦兹力的大小安培力实际是洛伦兹力的宏观表现,即一段导线所受安培力等于该段导线内所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力。建立推导的物理模型:长为 L 的静止的通电导线,它受到的安培力除以导线内定向移动的带电粒子数目 nLS(n 为单位体积导体中的运动电荷数);再考虑推导的目标:洛伦兹力大小可能与哪些因素有关,表达式中哪些物理量不应该出现,从而找到电流 I ...