教学设计思路

磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 教学设计教学设计 上饶二中上饶二中 高小伟高小伟 普通高中课程标准实验教科书物理选修 3 1 第三章第五节 磁场对运动电荷的作用力 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 为日后的学习及进行其它问题探究奠定 基础 教学目标教学目标 1 知识与技能 知道什么是洛伦兹力 会判断洛伦兹力的方向 知道洛伦兹力大小的推导过程 会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理 2 过程与方法 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 通过推导洛伦兹力的公式 培养学生的逻辑推理能力 通过演示实验 培养学生的观察能力 3 情感态度与价值观 培养学生的科学思维和研究方法 引导学生观察 分析 推理 能力 教学重点 难点教学重点 难点 重点 洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算 难点 洛伦兹力计算公式的推导过程 实验器材及教学媒体的选择与使用实验器材及教学媒体的选择与使用 阴极射线管 电子感应圈 多媒体投影系统 教学方法教学方法 讲授法 实验法 讨论法 教学过程教学过程 引入 引入 展示美丽的极光图片 观看神奇的极光短片 请问这些美丽的极光一般出现在什么区域 地球的南 北极 地区 极光是来自大气外的宇宙射线 即一束束高速带电粒子流 撞 击大气中的粒子 氧 氮原子 使之电离发光 从四面八方射向 地球的带电粒子 只有南北两极附近的粒子可以到达地球 其余的 粒子则由于受到地球磁场的作用运动方向发生了改变 无法到达地 球 带电粒子在地球磁场的作用下运动方向为什么会发生了改变 一 引导学生猜想 磁场对运动电荷有力的作用一 引导学生猜想 磁场对运动电荷有力的作用 设计思想 学生对宇宙的秘密比较向往 通过极光的图片 短 片 吸引学生的注意力 激起疑问 引发思考 从而创设良好的教 学情景导入课题 能否用学过的知识支持我们的猜想 引导学生复习 安培力 磁场对通电导线 电流 的作用力 电流 由电荷的定向移动形成的 磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用 力的宏观表现 设计思想 使学生对安培力和洛伦兹力的关系有一定的心理预 期 为洛伦兹力的方向和大小的探究打下伏笔 用实验验证猜想 演示实验并介绍实验原理 1 阴极射线管介绍 灯丝加热放出电子 电子在加速电场 的作用下高速运动形成的电子流 电子轰击到 7 字型长条的荧光 屏上 激发荧光 显示电子束的运动轨迹 2 演示 在没有外磁场时 电子束沿直线运动 提问 电子束的直线运动说明了什么 电子不受力的作用 将蹄形磁铁靠近电子射线管 发现电子束运动轨迹发生了偏 转 提问 电子束的偏转说明了什么 电子受到力的作用 3 结论 磁场对运动电荷有力的作用 猜想成立 磁场对运动电荷有力的作用叫洛伦兹力 之所以叫洛伦兹力是 为了纪念荷兰物理学家洛伦兹 洛伦兹力既然是一个力 那我们应该研究它的什么呢 方向 大小 二 洛伦兹力的方向研究二 洛伦兹力的方向研究 1 再次观看演示实验 改变磁场方向 分析实验现象 引导 学生猜想洛伦兹力的方向跟什么因素有关 2 引导学生思考安培力与洛伦兹力之间的关系 电流是由定向运动的电荷所形成的 安培力是作用在运动电荷 上的力 洛伦兹力 的宏观表现 提出猜想 洛伦兹力的方向可能可以用左手定则判定 实验验证 进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转 并改变 磁场方向 在黑板上作图表示 验证洛伦兹力的方向是否可以用左 手定则判定 设计思想 体现物理是以实验为基础的学科 科学实验是揭示 自然规律的重要方法和手段 培养学生科学研究最基本的思维方法 分析推理 猜想 实验验证 得出结论 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 伸开左手 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 强调 四指指向是负电荷运动的反方向 三 洛伦兹力大小的探究三 洛伦兹力大小的探究 安培力是洛伦兹力的宏观表现 两者方向判断方法相同 大小 是否也存在某种联系 能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受 到的洛伦兹力的大小呢 点拨学生 建立物理模型 注意分析问题情景的关键点 问题情景 设有一段横截面积为 S 的通电导线 单位体积中含 有的自由电荷数为 n 每个自由电荷的电荷量为 q 定向移动的平均 速率为 v 取时间 t 内电荷经过的长度对应的导体为研究对象 应 先建立物理模型 教材图 3 5 3 再循序渐进有条理地推导 这一个过程可放手让学生完成 体现学习的自主性 1 在时间 t 内的通过截面的粒子数为多少 N nvSt 2 算出 q 与电流 I 的关系 I nqvS 3 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 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洛 qvB 设计思想 这是本课的难点 结合教材中的思考与讨论 根据 学生的认识规律将复杂问题简单化 设置四个小问题让学生依次去 探究 这样就为生学生提供解决问题的逻辑线索 降低解决问题的 难度 锻炼学生的逻辑推理能力 在推理过程中 渗透宏观世界与 微观世界的联系 以及解决物理问题的一种思想 通过设置一些中 间量 最后将其消掉得出我们所需要的结论 巡视学生推导情况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 提问 该公式 F洛 qvB 的适用条件是什么 电荷的运动方向 与磁场方向垂直 当 v B 时 F洛 0 类比安培力 B L 时 F安 0 学生思维发散 当 v 与 B 既不垂直 又不平行时 洛伦兹力的 大小又如何求 处理方法类比安培力 将磁感强度或速度分解 设当粒子运 动方向与磁感应强度方向成 时 F洛 qvBsin 此问题教学大纲 不做要求 有兴趣的同学课下再探讨 设计思想 将安培力和洛伦兹力的大小关系作比 既能自然地 推倒出洛伦兹力的大小问题 又能将洛伦兹力和安培力的处理方法 有效统一 提高教学效率 四 洛伦兹力的实际应用四 洛伦兹力的实际应用 理论来自于实践 更要服务于实践 1 既然我们已经知道的洛伦兹力大小和方向的判断方法 请 学生试着分析地磁场对宇宙射线的阻挡作用和极光为什么总是出现 在两极 地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强 两极地区最弱 同时可请两位学生分别扮演地球和从宇宙射来的带电粒子 模 拟带电粒子在地磁场作用下的偏转情况 设计思想 联系实际 照应开头 学生的角色扮演一方面可活 跃课堂气氛 另一方面有利于学生的空间判断能力的培养 2 电视显像管的工作原理 1 原理 应用电子束磁偏转的道理 2 构造 由电子枪 阴极 偏转线圈 荧光屏等组成 介绍各部分的作用 按照课本 思考与讨论 学生分组讨论 得 出结论 设计思想 学生分组讨论电视显像管的工作情况 即是对磁场 对运动电荷的作用的一种具体应用 也能让学生与课本 学生与学 生间充分对话 培养学生运用知识和总结规律的能力 课堂小结课堂小结 让学生去总结本节课的主要内容 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力微观表现 洛伦兹力的方向 左手定则 洛伦兹力大小 电荷的运动方向与磁场方向垂直 F洛 qvB 电荷的运动方向与磁场方向平行 F洛 0 当 v 与 B 既不垂直 又不平行时 F洛 qvBsin 课外探究 发散思维课外探究 发散思维 让学生根据所本节所学的知识去探究生活和科技中还有哪些应 用洛伦兹力的例子 课后进行交流 这样设计可以增强学生学习的 兴趣