磁场对运动电荷的作用

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1、“磁场对运动电荷的作用”教学设计 一、教学内容：本节是普通高中课程标准实验教科书选修3-2第三章“磁场”的第五节“磁场对运动电荷的作用”。主要教学内容：1、认识洛伦兹力:通过复习回顾“安培力”、“电流”等概念,提出假设:磁场对运动电荷有作用力,再通过实验验证得出洛伦兹力存在。2、洛伦兹力方向:通过讨论洛伦兹力与安培力的关系,从理论上得出判断洛伦兹力方向的方法-左手定则，再通过实验验证左手定则。3、洛伦兹力的大小:由安培力公式f=bil从理论上导出洛伦兹力公式f=qvb。4、洛伦兹力的应用：电视显象管原理、极光等等。二、学生分析：高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力,对现象猜想实验验证、

2、理论推导实验验证等科学研究方法有一定的基础但仍有待提高。学生学习了安培力，但对产生安培力的本质（即对微观现象）的理解感到有难度。本节课以学生自主探究规律为主导线，通过实验创设各种问题情景，引导、激发学生学习的兴趣，促进学生积极思考。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起。让学生掌握分析、研究问题的方法。三、教学设计思想：以新的物理课程标准教学理念为指导,以知识为载体，能力为目标，在学习与探索过程中积极地主动地获取知识，培养学生探究及合作交流的能力,学会科学研究的方法与技能，为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。四、教学目标

3、：（一）、知识与技能：1、知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时，电荷受到的洛伦兹力最小；电荷运动方向与磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大，大小等于qvb。2、知道安培力与洛伦兹力的关系与区别。3、会用公式f=qvb解答有关问题。4、会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题。（二）、过程与方法：1、通过对洛伦兹力大小和方向的推导和判断过程，培养学生一种：推理假设实验验证的重要物理思维方法。2、通过应用洛伦兹力分析和解决问题，培养学生综合分析问题的能力。（三）、情感与价值观：提高学生热爱科学，严谨的科学态度。五、重点与难点：重点：1、理解安培力实际就是洛

4、伦兹力在宏观上的表现。2、洛伦兹力的方向判断，以及公式f=qvb的相关应用。难点：1、洛伦兹力公式f=qvb的推导及适用条件。2、洛伦兹力在力学上的综合应用。六、教学过程：（如下表）教学环节教学内容及活动设计意图活动时间教师活动学生活动情境导入展示美丽的极光图片。提问：知道屏幕上显示的是什么自然现象吗？你们在生活中见过这样的自然现象？老师阐述：其实，美丽的极光只会出现在地球的南、北极附近上空而不会在赤道附近上空出现，想知道这其中的原因吗？请同学们认真学习第十五章第四节磁场对运动电荷的作用,由此引入课题。观察、思考、讨论并发表自己的见解。通过生活现象，吸引学生的注意力，激起疑问，引发思考，从而创

5、设良好的教学情景导入课题。2分钟认识洛伦兹力复习回顾“安培力”、“电流”等概念。引导学生猜想：磁场对运动电荷会有力的作用吗？演示实验并介绍实验原理(1).提问：运动电荷从何而来？阴极射线管，也叫电子射线管，由阴极、阳极、狭缝、荧光屏构成。它不能自发地产生电子，但在它的两端加上高压电以后,从阴极激发出电子，在阴阳两极的高压作用下，使电子加速，形成电子束，管中的长条形荧光屏不完全和玻璃管的轴线平行,电子束运动过程中不断有电子打在屏上,屏上涂有荧光粉,受电子打击可以发光。从而屏上能显示出电子束的运动轨迹。(2).演示:在没有外磁场时，电子束沿直线运动;将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生

6、了偏转。提问:电子束的偏转说明了什么?(受力)这个力是谁施加的呢?(磁场)（3）.结论：磁场对运动电荷有力的作用,这个力叫洛伦兹力。洛伦兹是伟大的荷兰物理学家，是他最先提出这一观点的，他是经典电子论的创立者，提出了洛伦兹变换公式，并于1902年获得了诺贝尔物理学奖。引:洛伦兹力既然是一个力,那我们可以从它的方向、大小等方面去研究它。（1）从理论上进行分析并提出合理猜想。（2）观看演示实验并分析实验现象,得出结论。体现了物理是以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。6分钟洛仑兹力方向的探究引导学生思考:安培力与洛伦兹力之间的关系?电流是由电荷的定向移动形成的，安培力是作用

7、在运动电荷上的力（洛伦兹力）的宏观表现（安培力是洛伦兹力的合力）。并引导学生思考下面问题：（1）安培力的方向如何判定？（2）电流方向与电荷运动方向的关系？（3）安培力的方向与洛伦兹力方向的关系？（4）洛伦兹力的判定方法？提出:判定方法-左手定则引导学生总结洛伦兹力的方向的判断左手定则的具体内容（多媒体展示左手放置方法及代表的含义）。伸出左手，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，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，若四指指向是负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。用实验验证:进一步观察

8、电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。让学生动手操作，验证判断方法。课堂练习一：（略）1、讨论、交流得出安培力产生的本质原因,从而推理得出判断洛伦兹力的方法。2、观察实验现象看是否与理论推导相符合。3、在具体问题中学会运用左手定则判定洛伦兹力方向。培养学生科学研究最基本的思维方法:分析推理得出结论实验验证。8分钟洛伦兹力大小的探究安培力是洛伦兹力的宏观表现，安培力的大小用f=bil计算，那如何来定量地描述洛伦兹力的大小呢？运用多媒体展示通电导体内部的微观电荷。点拔学生注意分析问题情景的关键点。问题情景：1设有一段长度为l的通电导线,横截面积为s,单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电

9、荷的电荷量为q,定向移动的平均速率为v.则导线中的电流i等于多少?（i=nqvs）2导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为b的匀强磁场中,导线受到的安培力有多大?（f安=bil）3这段导线中含有的运动电荷数为多少？（n=nls）4安培力f安可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力f的合力，则每个电荷所受的洛伦兹力多大？（f=qvb）让学生独立推导并进行根据实际情况进行个别指导，点评学生的成果并进一步引导学生分析结论提出：使用该公式计算时，各物理量的单位分别取（f（n）、q(c)、v(m/s)、b(t)）提问：1、运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用吗？2、该公式的适用条件是什么？3、当 既不垂直

10、，又不平行与 时，洛伦兹力的大小又如何求？提示：可将磁感强度或速度分解，得出一般表达式。课堂练习二：（略）学生讨论、动手推理并上台展示成果。培养学生自主探究的能力，培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。13分钟洛伦兹力特点的探究通过问题情景引导学生总结洛伦兹力的特点思考与讨论：1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？结论：1、洛伦兹力的方向垂直于v和b组成的平面,洛伦兹力永远与速度方向垂直。2、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。3、洛伦兹力对电荷不做功。总结：当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时

11、，洛伦兹力对电荷只起向心力的作用。由于洛伦兹力只改变粒子的运动方向，不改变粒子的运动快慢。洛伦兹力的知识在现代科技中有着广泛的应用。1. 介绍电视显象管工作原理。2. 介绍极光产生原因及为什么在赤道附近看不到极光的原因。1、讨论分析问题，并总结出洛伦兹力的特点。2、了解洛伦兹力在生活中的实际应用。培养学生运用知识和总结规律的能力。8分钟小结一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。二、方向：左手定则（注意正、负电荷的不同点）。三、大小：f=qvb(注意适用条件)。四、应用。进行总结培养学生善于反思、总结的习惯。2分钟课后作业见作业纸引导学生在课后应对课堂知识进行巩固训练。1分钟七：学习评价表评价内容（分值）具体指标量化等级分值得分优良中差学生的课堂活动（60分）学习目的明确，学习态度端正，探知欲强10864学生自主探究问题的能力2016128表达能力及完成任务和掌握知识的情况30241812合作能力（30分）学习过程中与小组其他成员合作意识好，尊重他人观点并能清晰表达自身观点。2016128小组成员之间相互积极交流，取长补短，关系融洽。10864自学能力（10分）具有独立研究问题的能力5432课外作业完成质量高，知识掌握较好5432