淄川第一中学张瑞玉磁场对运动电荷的作用力.doc

第三章 磁场第五节 运动电荷在磁场中受到的力学校：淄博市淄川第一中学姓名: 张瑞玉时间：2012年12月14日课 题第五节 运动电荷在磁场中受到的力课型新授课教 材 分 析普通高中课程标准实验教科书物理选修31第三章第五节运动电荷在磁场中受到的力既是安培力知识的延续，又是下一节带电粒子在匀强磁场中的运动的铺垫。高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力，对现象猜想理论推导实验验证等科学研究方法有一定的基础，本节课通过实验创设各种问题情景、引导，激发学生学习的兴趣，促进学生思维。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识能有进一步的理解，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物理的基本方法与技能，为以后的学习及进行其它问题探究奠定基础。教 学 目 标1知识与技能（1）知道什么是洛伦兹力，理解安培力和洛伦兹力的关系。（2）能熟练地用左手定则判断洛伦兹力的方向。（3）能根据磁场对电流的作用和电流强度的知识推导洛仑兹力的公式F=qVB，并掌握该公式的适用条件。（4）能利用电子束的磁偏转知识简单解释电视显像管的工作原理。2过程与方法（1）通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力。（2）通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。（3）通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力3情感态度与价值观（1）对比安培力与洛伦兹力，从理论上导出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。（2）培养学生将物理知识应用于生活和实践的认识。（3）通过小组讨论的合作学习，提高课堂效率，发挥学生主动的学习意识，并培养学生团结协作的能力。通过小组竞争，培养学生竞争意识。(4)通过本节教学，要向学生传达由“现象-猜想-实验验证”科学研究的方法与思想，培养学生对物理的学习兴趣。重难 点教学重点 洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算教学难点 洛伦兹力计算公式的推导过程教 学 方 法 本节课设计成了合作探究性学习课，即教师通过问题引入，首先引领学生回顾知识，为本节课做好知识铺垫。在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善。激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力。通过学生展示，锻炼学生的表达能力，组织能力。通过小组合作学习，培养学生团队的合作意识。教学媒体高压感应线圈、阴极射线管、蹄型磁铁。教学步骤教学过程与方法教学活动引入设疑导入极光视频，南北极同放光彩的图片极光是来自太阳的带电粒子进入地球大气层，与大气发生相互作用产生的。为什么在赤道等低纬度地区却从来没有它的身影呢？要回答这些问题，就需要了解运动电荷在磁场中受到的力。播放视频，介绍现象3.5运动电荷在磁场中受到的力探究复习铺垫探究新知提出问题猜想实验验证提出问题实验验证训练拓展铺垫定量推导【回顾旧知】 安培力：通电导线在磁场中受到的力，叫安培力1. 安培力的方向：左手定则 2. 安培力的大小：LB,F=ILBq LB,F=0 F=ILBsinq导线中有电流，导线中的自由电荷发生了定向移动。-那么，所谓磁场对通电导线的作用力，会不会实际上就是在磁场作用在定向移动的电荷上的力呢？猜想：运动电荷在磁场中受到力的作用猜想正确与否，实验验证【演示实验】介绍：磁场-：-蹄型磁铁；运动电荷-：-阴极射线管、高压线圈。步骤一：不加磁场时，观察荧光屏显示电子束径迹；步骤二：加磁场时，观察电子束的运动轨迹；步骤三：调换蹄形磁铁磁极的位置，再次观察电子束的运动轨迹；结论：磁场对运动电荷有力的作用。一、运动电荷在磁场中受到力洛伦兹力最早提出磁场对运动电荷有力的作用力的是荷兰物理学家洛伦兹，为了纪念他，人们把运动电荷在磁场中受到的力称作洛伦兹力。电流是导线中电荷的定向移动形成，运动的电荷又受到洛伦兹力，从而磁场对通电导线有安培力的作用。安培力和洛伦兹力在本质上属同一种力；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。【问题】 力是矢量，有大小有方向。运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向是怎样的呢？猜想：洛伦兹力的方向可否左手定则判定？【演示实验图片】实验验证：实验中电子束的偏转方向与根据左手定则判断的方向是否一致。结论：洛伦兹力的方向可以由左手定则判定。二、洛伦兹力的方向左手定则学生自我消化左手定则内容，特别是四指的指向。【练习1】 还可以根据左手定则来判断带电粒子的电性和带电粒子的运动方向呢。【能力提升1】深化提高：回顾安培力与电流方向，磁场方向的关系，得出：洛伦兹力的方向，电荷的运动方向和磁场方向的关系。力是矢量，有大小有方向。洛伦兹力的方向已经清楚了，那么洛伦兹力的大小的是怎样的呢？三、 洛伦兹力的大小：猜想：怎样才能产生洛伦兹力？磁场、运动电荷我们已经学习了磁场对通道导线的作用力-安培力的定量表达式，而安培力又是洛伦兹力的宏观表现，就是说电荷定向移动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受到的安培力：FA=NF洛 N为导线内的电荷总数我们可否从安培力入手导出洛伦兹力的表达式？建立简单的物理模型：通电导线垂直于匀强磁场放置推导： 电流的微观表达式 I=nqvs 安培力大小 FA=BIL 导线内定向移动的自由电荷总数 N=nLS每个运动电荷受到的洛伦兹力大小F洛= FA /N=qvB 上述推导都是建立在vB的基础上的，故这个表达式只适用于vB的情况。运动电荷在磁场中是否一定受洛伦兹力的作用？能写出洛伦兹力的一般表达式吗？洛伦兹力大小的计算：当电荷运动方向与磁场方向垂直（vB）时，F洛qvB。当电荷的运动方向与磁场方向平行（vB）时，电荷不受洛伦兹力。F洛=0当电荷的运动方向v与磁场方向成角时，F洛qvBsin。【练习2 】【能力提升2】学会分析问题的基本方法,综合应用知识学生一起回答教师引导小组讨论、发言点出两个力之间的关系：洛伦兹力是安培力的微观本质适时拓展：可否进一步判断这个力的方向？学生讨论，发言，并解释原因学生独立作业，小组展示用左手定则判断洛伦兹力的方向安培力FA是洛伦兹力F洛的宏观表现分组讨论，代表发言引导学生猜想分组讨论、引导学生建模引导学生推导抢答四、洛伦兹力的应用洛伦兹力是一种非常重要的力，它的应用也非常广泛。比如，在电视机的显像管中，就是利用了电子束的磁偏转技术。介绍显像管内部构造和基本原理思考并讨论：（1）要使电子打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向 （2）要使电子打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向 （3）要使电子打在荧光屏上的位置从中心O点逐渐向A点移动，偏转磁场的变化 实际上偏转磁场在水平和竖直方向上都有，并且是不断变化的。 观看极光的形成视频，并利用带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用简单解释成因。赤道附近没有极光虽然是遗憾，也正因为地磁场的存在，人类才不会被来自宇宙的射线伤害。【小结】 本节的学习内容我们知道了磁场对电荷有力的作用，这种力叫洛伦兹力；我们知道了洛伦兹力的方向判定的方法：左手定则；我们知道了洛伦兹力和安培力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现；推导出了洛伦兹力大小的表达式：f=qvB；完成本节课的知识巩固部分。 【