力的宏观表现【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力,引导学生提出猜想:磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。[过渡语]运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,那么洛伦兹力的方向如何判断
f呢?[问题]如图(2)判定安培力方向(上图甲中安培力方向为
垂直电流方向向上,乙图安培力方向为垂直电流方向向下)②电流方向和电荷运动方向的关系(电流方向和正电荷运动方向相同,和负电荷运动方向相反)③F安的方向和洛伦兹力方向关系(F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同,和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反)④电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系(学生分析总结)(2)、洛伦兹力方向的判断左手定则伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若四指指向是电荷运动的反方向,那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向【要使学生明确】:正电荷运动方向应与左手四指指向一致,负电荷运动方向则应与左手四指指向相反先确定负电荷形成电流的方向,再用左手定则判定。[投影出示练习题]“问题与练习”1(2)试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向[学生解答]甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里
f(3)、洛伦兹力的大小现在我们来研究一下洛伦兹力的大小通过“思考与讨论”,来推导公式
FqvBsi
θ时,应先建立物理模型教材图3.53,再循序渐进有条理地推导,这一个过程可放手让学生完成,体现学习的自主性。
也可以通过下面的命题引导学生一一回答。设有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,导线每单位体积中含有的自由电荷数为
,每个自由电荷的电量为q,定向移动的平均速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中[问题]这段导线中电流I的微观表达式是多少?让学生推导后回答。[学生答]I的微观表达式为I
qSv[问题]这段导体所受的安培力为多大?[学生答]F安BIL[问题]这段导体中含有多少自由电荷数?[学生答]这段导体中含有的电荷数为
LS[问题]每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大?[学生答]安培力可以看作r