運動電荷在磁場中受到的力教學(xué)設(shè)計

1、精選文檔運動電荷在磁場中受到的力教學(xué)設(shè)計【教學(xué)設(shè)計思路】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理選修31第三章第五節(jié)運動電荷在磁場中受到的力既是安培力知識的延續(xù)，又是下一節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動的鋪墊。高二的學(xué)生已具有一定的觀察能力和邏輯推理能力，對現(xiàn)象猜想理論推導(dǎo)實驗驗證等科學(xué)研究方法有一定的基礎(chǔ)，本節(jié)課通過實驗創(chuàng)設(shè)各種問題情景、引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生思維。學(xué)生通過討論，體驗科學(xué)探究的方法和過程，對物理知識能有進(jìn)一步的理解，從而把傳授知識與能力的培養(yǎng)有機(jī)的結(jié)合在一起，讓學(xué)生掌握分析研究物理的基本方法與技能，為日后的學(xué)習(xí)及進(jìn)行其它問題探究奠定基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1知識與技能：知道什么是洛倫

2、茲力，會判斷洛倫茲力的方向；知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程；會利用本節(jié)課學(xué)的知識簡單解釋電視顯像管的工作原理。2過程與方法：通過對安培力微觀本質(zhì)的猜測，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測能力；通過推導(dǎo)洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力；通過演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。3情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、推理能力。激發(fā)學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)、探索宇宙的欲望?！窘虒W(xué)重點、難點】重點：洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力大小計算。難點：洛倫茲力計算公式的推導(dǎo)過程。【實驗器材及教學(xué)媒體的選擇與使用】陰極射線管、多媒體投影系統(tǒng)【教學(xué)方法】講授法、實驗法、討論法?！窘虒W(xué)過程】引入新課：觀看神奇的

3、極光短片。請問這些美麗的極光一般出現(xiàn)在什么區(qū)域？（地球的南、北極地區(qū)）簡單介紹極光，并提出疑問：運動電荷在磁場中是否受到力作用？是什么力？方向如何？大小如何？帶著一些列的疑問我們走進(jìn)課堂。出示教學(xué)目標(biāo)復(fù)習(xí)提問：1、 安培力的大小和方向。2、 電流是怎樣形成的？它的微觀表達(dá)式是什么？（式中各量的意義）。一、探究：運動電荷在磁場中是否受到力的作用？ 1、現(xiàn)象：極光短片 2、猜想：受力？不受力？ 3、實驗驗證：（1）陰極射線管介紹：燈絲加熱放出電子，電子在加速電場的作用下高速運動形成的電子流。電子轟擊到“7”字型長條的熒光屏上，激發(fā)熒光，顯示電子束的運動軌跡。（2）演示：在沒有外磁場時，電子束沿直線

4、運動提問：電子束的直線運動說明了什么？電子不受力的作用。將蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。提問：電子束的偏轉(zhuǎn)說明了什么？電子受到力的作用。 4、結(jié)論：磁場對運動電荷有力的作用，猜想成立。磁場對運動電荷有力的作用叫洛倫茲力。之所以叫洛倫茲力是為了紀(jì)念荷蘭物理學(xué)家洛倫茲。洛倫茲力既然是一個力，那我們應(yīng)該研究它的什么呢？方向、大小。二、探究洛倫茲力的方向1 問題： 洛倫茲力方向如何判斷？2 猜想：左手定則？右手定則？3 理論分析：引導(dǎo)學(xué)生思考安培力與洛倫茲力之間的關(guān)系：電流是由定向運動的電荷所形成的，安培力是作用在運動電荷上的力（洛倫茲力）的宏觀表現(xiàn)4 實驗驗證再次觀看演示實驗

5、，改變磁場方向，分析實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生猜想洛倫茲力的方向跟什么因素有關(guān)？2。提出猜想：洛倫茲力的方向可能可以用左手定則判定實驗驗證：進(jìn)一步觀察電子束垂直進(jìn)入磁場時的偏轉(zhuǎn)，并改變磁場方向。在黑板上作圖表示，驗證洛倫茲力的方向是否可以用左手定則判定。設(shè)計思想：體現(xiàn)物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實驗是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究最基本的思維方法：分析推理猜想實驗驗證得出結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)洛倫茲力的方向的判斷左手定則的具體內(nèi)容：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿入手心，若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

6、，若四指指向是負(fù)電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。（強(qiáng)調(diào)：四指指向是負(fù)電荷運動的反方向）三、洛倫茲力大小的探究安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，兩者方向判斷方法相同，大小是否也存在某種聯(lián)系？能否通過電流受到的安培力導(dǎo)出運動電荷受到的洛倫茲力的大小呢？點撥學(xué)生：建立物理模型，注意分析問題情景的關(guān)鍵點。問題情景：設(shè)有一段橫截面積為S的通電導(dǎo)線，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，定向移動的平均速率為v，取時間t內(nèi)電荷經(jīng)過的長度對應(yīng)的導(dǎo)體為研究對象（應(yīng)先建立物理模型（教材圖353），再循序漸進(jìn)有條理地推導(dǎo)，這一個過程可放手讓學(xué)生完成，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。

7、）1在時間t內(nèi)的通過截面的粒子數(shù)為多少？（N=nvSt）2算出q與電流I的關(guān)系？（I=nqvS）3導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線受到的安培力有多大？（F安=BIL）4安培力F安可以看做是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力F的合力，則每個電荷所受的洛倫茲力多大？（F洛=qvB）設(shè)計思想：這是本課的難點，結(jié)合教材中的思考與討論、根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律將復(fù)雜問題簡單化，設(shè)置四個小問題讓學(xué)生依次去探究，這樣就為生學(xué)生提供解決問題的邏輯線索，降低解決問題的難度，鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力。在推理過程中，滲透宏觀世界與微觀世界的聯(lián)系，以及解決物理問題的一種思想（通過設(shè)置一些中間量，最后將其消掉

8、得出我們所需要的結(jié)論）。（巡視學(xué)生推導(dǎo)情況并進(jìn)行根據(jù)實際情況，進(jìn)行個別指導(dǎo)點評學(xué)生的成果，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論）提問：該公式F洛=qvB的適用條件是什么？（電荷的運動方向與磁場方向垂直）當(dāng)vB時，F(xiàn)洛=0（類比安培力，BL時F安=0）學(xué)生思維發(fā)散：當(dāng)v與B既不垂直，又不平行時，洛倫茲力的大小又如何求？（處理方法類比安培力：將磁感強(qiáng)度或速度分解，設(shè)當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成時，F(xiàn)洛=qvBsin。此問題教學(xué)大綱不做要求，有興趣的同學(xué)課下再探討。）設(shè)計思想：將安培力和洛倫茲力的大小關(guān)系作比，既能自然地推倒出洛倫茲力的大小問題，又能將洛倫茲力和安培力的處理方法有效統(tǒng)一，提高教學(xué)效率。四、洛

9、倫茲力的實際應(yīng)用理論來自于實踐，更要服務(wù)于實踐。1既然我們已經(jīng)知道的洛倫茲力大小和方向的判斷方法，請學(xué)生試著分析地磁場對宇宙射線的阻擋作用和極光為什么總是出現(xiàn)在兩極？（地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，兩極地區(qū)最弱）。同時可請兩位學(xué)生分別扮演地球和從宇宙射來的帶電粒子，模擬帶電粒子在地磁場作用下的偏轉(zhuǎn)情況。設(shè)計思想：聯(lián)系實際，照應(yīng)開頭。學(xué)生的角色扮演一方面可活躍課堂氣氛，另一方面有利于學(xué)生的空間判斷能力的培養(yǎng)。2電視顯像管的工作原理（1）原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理。（2）構(gòu)造：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成，介紹各部分的作用。按照課本“思考與討論”，學(xué)生分組討論，得出結(jié)論。設(shè)計思想：學(xué)生分組討論電視顯像管的工作情況，即是對磁場對運動電荷的作用的一種具體應(yīng)用，也能讓學(xué)生與課本、學(xué)生與學(xué)生間充分對話，培養(yǎng)學(xué)生運用知識和總結(jié)規(guī)律的能力。【課堂小結(jié)】（讓學(xué)生去總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。洛倫茲力的方向：左手定則洛倫茲力大?。弘姾傻倪\動方向與磁場方向垂直，F(xiàn)洛=qvB電荷的運動方向與磁場方向平行，F(xiàn)洛=0當(dāng)v與B既不垂直，又不平行時，F(xiàn)洛=qvBsin【課外探究，發(fā)散思維】讓學(xué)生根據(jù)所本節(jié)所學(xué)的知識去探究生活和科技中還有哪些應(yīng)用洛倫茲力的例子，課后進(jìn)行交流。這樣設(shè)計可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，開闊學(xué)生的視野，使