Конспект урока по физике на тему: «Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца» (11 класс)

Конспект урока: « Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца»

Цели: изучить новое физическое явление - действие магнитного поля на движущийся заряд, вывести формулу и ввести мнемоническое правило для определения модуля и направления силы Лоренца, показать возможность применения знаний для расчёта периода обращения частицы в магнитном поле, познакомить учащихся с практическим применением действия силы Лоренца в ускорителях.

Ход урока

1.Организационный момент

2.Актуализация знаний:

• Какими свойствами обладает магнитное поле?

• Что такое сила Ампера?

• Как рассчитать силу Ампера?

• Что такое электрический ток?

3.Изучение нового материала

Учитель: Т.к. магнитное поле действует на ток - движущиеся заряженные частицы, то оно действует и на каждую частицу в отдельности. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу характеризует сила Лоренца.

Хендрик Антон Лоренц (1853-1928) выдающийся голландский физик и математик , развил электромагнитную теорию света и электронную теорию материи, а также сформулировал теорию электричества, магнетизма и света, внёс большой вклад в развитие теории относительности, лауреат Нобелевской премии 1902г.

, так как является её долей, значит, для определения её направления можно применить то же мнемоническое правило, что и для определения направления сил Ампера - правило левой руки, с оговоркой, что заряд должен быть положительным, т.к. за направление тока мы принимаем направление движения положительных зарядов. Если же заряд отрицательный, то направление силы меняется на противоположное.

Так как сила, действующая на заряд, оказалась перпендикулярной скорости его движения, то модуль скорости изменяться не будет, а будет меняться направление, т.о. частица будет равномерно двигаться по окружности.

Выведем формулу для расчёта модуля силы Лоренца.

Т.к. она является частью силы, действующей на весь отрезок проводника, находящийся в магнитном поле, то её модуль в N раз меньше силы Ампера. Доведите рассуждение до логического завершения: свяжите силу с параметрами заряженной частицы (зарядом и скоростью)

Движение заряженной частицы под действием силы Лоренца, если α = 90°

Сила, перпендикулярная скорости, вызывает изменение направления движения, т.е. центростремительное ускорение. Зная формулы расчёта центростремительного ускорения и модуля силы Лоренца, которая его вызывает, и, используя второй закон Ньютона, выведите формулу для расчёта радиуса окружности, по которой будет двигаться частица.

Теперь не сложно узнать и период обращения частицы, т.к. , где r нами только что найдено. Сделайте вывод: чем определяется период обращения частицы?

(Предполагаемый ответ: магнитной индукцией поля и удельным зарядом частицы, т.е. не зависит от радиуса окружности, по которой частица движется.)

Эти особенности движения зарядов в магнитном поле нашли практическое применение.

• Осциллограф

• Кинескоп

• Масс - спектрограф

• Ускорители элементарных частиц (циклотрон, бетатрон, синхрофазотрон)

Движение заряженной частицы под действием силы Лоренца, если α ≠ 90°

4.Закрепление изученного.

Самостоятельная работа для учащихся с целью закрепления полученных знаний, в ходе которой они могут пользоваться своими записями, текстом учебника, консультацией учителя

5.Домашнее задание §6, №851, 855

6.Подведение итогов урока.