磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 教学设计 一 教学内容 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 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 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 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 四 教学目标 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 五 重点与难点 重点 1 理解安培力实际就是洛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 六 教学过程 如下表 如下表 教学内容及活动教学内容及活动 教学教学 环节环节 教师活动教师活动学生活动学生活动 设计意图设计意图 活动时活动时 间间 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 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 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 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 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 七 学习评价表七 学习评价表 量化等级分值得分 评价内容 分值 具体指标 优良中差 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 学生的课堂活动 60 分 表达能力及完成任务和掌握知识的情况30241812 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 合作能力 30 分 小组成员之间相互积极交流 取长补短 关系融 洽 10864 具有独立研究问题的能力5432 自学能力 10 分 课外作业完成质量高 知识掌握较好5432 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 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