“磁场对运动电荷的作用力”教学设计方案.doc

江西省第三届高中新课程实验优秀评比“磁场对运动电荷的作用力”教学设计方案江西省大余中学（341500） 刘庭华学科:物理教材版本：人教版 高二物理选修3-1，第3章第5节教学设计理念:高中物理课程的基本理念是要“促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”为此，在这节课的教学设计中，突出以学生为主体，老师为主导，把教学的重点由学习具体的物理知识变为探索知识的过程。通过（1）创设情境提出问题复习猜想实验、结论再提问再猜想再实验的教学过程，(2)实验探究和理论推导的探究形式，引导学生逐步深入，从多角度进行细致研究，并体会到科学探究的过程方法。教学策略1恰当创设问题情境问题是教学的核心，教学的过程应当是一个不断提出问题和解决问题的过程。本课开始通过欣赏极光视频和三个问题让学生进入问题“探索者”的角色。2有效设计实验在新课教学中，我设法创设如下实验：实验一、验证性实验。阴极管射线演示实验。实验二、突破难点实验。在探究洛伦兹力方向时由于运动电荷不可见，为了突破这一难点，我设计了一个用身边物品就可以观察到电荷运动的分组小实验食盐水运动实验，化抽象为具体，化想象为感触，效果非常明显。实验三、巩固新知实验。学以致用是实现物理高效课堂的落脚点，应用实验则是达到这一教学目标的学科特色。本课创设了电视机显像管工作原理这一演示实验。这个实验边层层设问，边步步解疑，即巩固新知，又学以致用，拉近了物理学与生活的距离，让学生深切地感受到物理就在我们身边。3合理整合媒体。通过美丽的极光视频调动了学生学习的积极性。利用课件介绍电子射线管的结构，明确F、B、v三个方向关系等。教学目标1知识与技能（1）理解洛伦兹力与安培力的关系。 （2）会应用左手定则判断洛伦兹力的方向。 （3）掌握计算洛伦兹力大小的公式及其推导。 （4）知道电视机显像管的基本构造和工作原理。 2过程与方法经历由宏观现象推知微观机制的严谨的推理过程；通过实验探究、理论推导过程让学生体会分析洛伦兹力方向及大小的方法。 3情感态度与价值观体会物理学的逻辑美，规律的统一美；联系生活、感受自然奇观。教学重点1、由安培力的方向导出判定洛伦兹力方向的判定方法左手定则。2、根据安培力（宏观量）的表达式导出洛伦兹力（微观量）的表达式。教学难点建立相关物理模型，导出公式f=qvB。教学仪器多媒体课件、条形和圆形磁铁、阴极射线管、电火花打点记时器、黑白电视机、控制电路接线板、表面皿、表笔、食盐、木炭粉等。教学方法：实验探究、理论推导、师生互动教学内容与过程一、创设情境，引入新课 1欣赏极光视频学生欣赏神秘而又美丽的极光视频。 问1：你知道这种美丽的天文现象叫什么吗？问2：你亲眼看见过极光吗？问3：你知道极光一般出现在什么地方吗？ 师述：极光是来自宇宙的高能带电粒子进入大气后，与大气发生作用产生的。为什么来自宇宙的带电粒子会在两极等高纬度地区引起极光，而我们这里看不到极光？这是由于地磁场的原因。2引入课题要真正了解其奥秘，我们需要探究：磁场对运动电荷的作用（板书）。I二、新课教学 （一）磁场对运动电荷有力的作用1提出问题师问1：如图将一通电直导线垂直放入匀强磁场中，安培力的方向怎样？师问2：通电直导线只所以会受到安培力的作用是由于导体中有定向移动的电子，如果将导体去掉只留下运动电荷,磁场对运动电荷还会有力的作用吗？请同学们猜想一下并说说你的依据。2猜想生：电流是电荷的定向移动形成的，所以磁场对运动电荷应该有作用力。3设计实验：师：要验证磁场对运动电荷是否有力的作用，我们不仅需要一个磁场，还需要运动电荷。那么运动电荷怎么得到呢？介绍阴极射线管及工作原理:当两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射出电子。电子束在电场的加速下飞向阳极，穿过狭缝并掠射到荧光板上，激发出荧光，显示出电子束的径迹。高压电源可以由熟悉的电火花计时器提供。4实验验证阴极射线管实验现象：没有磁场时电子束是一条直线。加上磁场，电子束在磁场中发生偏转。5.结论：磁场对运动电荷有力的作用，我们把这个作用力命名为洛伦兹力。（板书）6.介绍洛伦兹（Lorentz）洛伦兹是荷兰物理学家，在物理学上最重要的贡献是他的电子论。1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。 （二）分析安培力与洛伦兹力的关系1启发学生思考：（1）安培力是磁场对电流的作用力，洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力；电流与运动电荷是什么关系？（2）安培力与洛伦兹力又是什么关系？ 2结论：安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。（三）实验探究洛伦兹力的方向1教师提出问题（1）既然安培力与洛伦兹力是宏观与微观的关系，那么安培力的方向与洛伦兹力的方向会有怎样的关系？（2）我们知道安培力的方向可以用左手定则判定，那么洛伦兹力的方向是否也可以用左手定则判定？ 2学生猜想并设计实验可以用怎样的实验证明你的猜想？3实验验证学生思考下列问题：当电子束向下运动，加一个向里的磁场，电子束会向哪个方向偏转？请同学们尝试着判定一下。学生上台实验验证其猜想。4结论：判定方法左手定则（板书）老师小结左手定则，并用立体图加深理解，如图3-5-2 。注意：四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。5当堂训练。P98第1题6学生分组拓展实验。（食盐水运动实验）刚才运用阴极射线管进行实验，其实运用日常生活中的物品也可以研究磁场对运动电荷的作用问题。老师引导学生进行实验。（四）理论探究洛伦兹力的大小1提出问题：力不但有方向还有大小，那么洛伦兹力的大小怎么计算呢？我们能否根据已有的知识，从理论上进行推导呢？2设计推导思路：根据安培力是洛伦兹力的宏观表现，即洛伦兹力矢量和宏观上表现为安培力。可以由安培力公式导出洛伦兹力的表达式。3建立模型：长为L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N。4理论推导。学生推导思路：设有一通电直导线垂直放于匀强磁场中，磁感应强度为B，导线长L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v。求:（1）电流强度I。（2）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数N 。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。（InqSv， F安BILBnqSvL， NnSL， F洛F/NqBv。）5思考总结（从特殊到一般）： （1）公式F洛qBv成立的条件是什么？ （VB）（2）运动电荷在磁场中是否一定受洛伦兹力的作用？(实验演示)（3）若V与B夹角为，你能写出洛伦兹力的一般表达式吗？F洛qBvsin6当堂训练：P98题2。（五）应用洛伦兹力是一种非常重要的力，它的应用非常广泛电视机显像管就是应用了磁场对电子束偏转的原理制成的。1电视机显像管的工作原理。老师介绍显像管的主要构造。（电子枪、偏转线圈、荧光屏）问：显像管中电子枪发出的电子只是很细的一束，且沿一个方向发射，怎样让电子打到荧光屏的各个地方？实验演示1：用磁铁演示电子束打在荧光屏的左边和右边。实验演示2：演示光点位置在荧光屏上从左边逐渐向右边移动。像这样，光点从电视机屏幕上左边移动到右边，叫做行扫描。在实际的电视技术中，行扫描的时间非常短暂，又会是什么情况呢？实验演示3：一条亮线（人的视觉暂留效应）。实际的电视画面应该充满整个荧光屏，我们看到的电视并不是一条亮线，那么怎样才能使电子打到荧光屏的上面或下面呢？实验演示4：光点在荧光屏上上下移动。这在电视技术中叫做场扫描。如果场扫描和行扫描同时进行，想象一下，光点的运动情况会是怎样的呢？实验演示5：动画演示行扫描和场扫描同时进行,看到电子逐行扫描。实验演示6：场扫描50场/秒，感到整个