选择性必修二 教学设计

新课标“教学评”一体化教学设计高中物理（人教版版高中物理选择性必修第二册）实验校名称：执教教师：纳雍县课堂教学改革高中物理工作室编2023年2月课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第一章第1节磁场对通电导线的作用力课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安

培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。教材分析：安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则）是本节的难点，比如：安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。正确应用左手定则也是本章的难点之一。学情分析知识储备：学生已经在必修课中学过磁场的一些知识，比如磁感应强度，知道通电导体周围会产生磁场，学习了安培定则，但由于时间跨度大，学生对相关知识忘记得很严重，对本节课内容的学习存在着极大困难。能力基础：学生已经具备了一定的物理实验能力，能用一些实验方法（如控制变量法）处理实验、分析和归纳实验结果的能力，但是学生对物理现象的认识、理解只停留在感性认识上，语言描述归纳能力不够精炼。思维能力：学生在建立物理模型能力及空间思维能力方面有所欠缺，本节课通过自制磁场模型，让学生感受左手定则，培养学生的空间思维能力。核心素养物理观念：知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向；通过安培力的学习培养学生关于电磁场的物质观念、运动与相互作用观念，进一步认识场的概念。科学思维：通过磁场模型的演示，培养学生的空间思维能力，把抽象化为具体的物理方法，从三维空间转化为二维平面的巧妙之处；推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小科学探究：引导学生用控制变量法探究和观察安培力与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。科学态度与责任：通过实验演示、动手操作仪器，让学生体验安培力的特点，将理论联系实际。教学准备多媒体课件、自制爱心线圈、安培力方向演示仪、自制左手定制磁场模型活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课活动一：展示学习目标1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。让学生明确学习目标，做到有的放矢；课后根据目标，学生自我评价得失情况。活动二：实验情境导入体验磁场对通电导线的作用力（爱心实验）1.给学生演示“爱心”实验：提问：为什么爱心会自己转动？演示“爱心”实验；（1）学生亲手查看，是否隐藏有其他机关——发现磁铁；（2）思考：爱心转动——运动状态改变——可能受到一个看不见的力；（3）结合必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力——进一步猜想：是这个力对爱心作用。（1）观察学生对实验的兴趣程度；（2）听学生的回答情况，评价学生的表达能力和思维。环节二：新课教学活动一：探究安培力的方向1、演示实验——影响安培力的方向的因素实验探究组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。2.改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面组装好器材，进行实验。引导学生观察实验现象。引导学生得出结论：通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直学生上台一起完成实验。观察、记录（1）上下交换磁极的位置，安培力方向。（2）改变导体棒中电流的方向，安培力方向。填“改变”、不变。思考回答：安培力方向与哪些因素有关？思考：安培力的方向与电流方向位置关系？安培力的方向与磁感应强度的方向位置关系？画出下述两实验结果的正视图。明确学生学习任务；从完成情况和书写情况等方面进行评价。2、左手定则——判断安培力的方向很难观察到具体的关系，换成立体图就更加清晰。通过用立方体的方式简单描述F、B、I的关系，比较之后，你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？问题：如何更加精确的判断安培力的方向呢?左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向引导学生总结F、B、I方向的关系演示左手定则判断安培力的方向展示：自制左手定制磁场模型让学生体会：磁场穿手心；四指指电流；大拇指表示力！跟着老师一起比划左手定则，判断安培力的方向查看学生动作是否正确并纠正错误的动作。3、课堂练习——利用左手定则，判断安培力的方向课堂练习——利用左手定则，判断安培力的方向（导学案）课件展示习题，巡查学生完成情况1.自主完成2.小组交流3.学生上台演示左手定则判断安培力方向。评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。活动二：安培力的大小研究一个力除了方向还有大小。（播放动图）通过前面的学习我们已经知道：垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：F=ILBIL是电流元，相当于电场中的q，磁感应强度B和电场强度E对应，那么整个公式就和F=qE相对应了。问题：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时F=ILB②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时F=0.磁感应强度B是一个矢量，可以进行分解，把磁感应强度B分解为两个分量：①一个分量与导线垂直B1=Bsinθ，②另一分量与导线平行B2=Bcosθ，其中平行方向的B2不产生安培力，导线所受的安培力只是垂直方向的B1产生，由此又得：F=ILBsinθ（F依然垂直与BI组成的平面）引导学生利用已学知识推导F=ILB各符号的物理意义：单位:自主学习；自主推导；思考：各符号的物理意义；单位:适用条件：评价完成情况活动三：安培力在生产生活中的应用1、认识磁电式电流表（学生自学）（播放动图线圈的转动和电流表的指针偏转）磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。图是线圈在磁场中受力情况的图示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。课件展示磁电式电流表的结构示意图引导学生分析物理原理引导思考优点和缺点。学生自学用左手定则判断线圈受力方向评价学生分析情况2、例题讲解如图所示，组成的导线框内通有电流I＝1A，导线框平面处在竖直平面内。匀强磁场方向竖直向下，B＝2T中，CE=40cm，，求三角形框架各边所受的安培力。多媒体展示例题巡视学生思考练习教师讲解思考练习评价学生解说过程。注意巡视有无学生乱用公式现象，若有，及时给予讲解纠正。环节三：课堂练习分析“心”为什么动？你知道我的“心”为什么在动了吗？利用左手定则知道左边电流受到安培力向里，右边的向外，不断变换，我的“心”就动起来了。引导学生分析小组讨论组员代表发言评价学生小组讨论参与度。环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节五：作业设计P6练习与应用1、2题指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计§1.1磁场对通电导线的作用力安培力的方向左手定则——磁场？电流？大拇指？安培力的大小F=ILB（IB）F=0（I//B）F=ILBsinθ（I与B夹角为）教学反思课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第一章第2节磁场对运动电荷的作用力课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。教材分析：洛伦兹力的方向和大小是本节教材内容的重点，实验结合理论探究洛伦兹力的方向，再由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一过程。教材在“思考与讨论”栏目中提出的逻辑线索，实质上是为推导过程铺设的台阶，教师也可以根据学生的实际情况灵活铺设台阶，要让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。课堂教学中要求学生能根据这一逻辑线索推导出洛伦兹力的表达式。学情分析知识储备：学生已经学习了《磁场对通电导线的作用力》一节，知道如何判断安培力的方向以及如何计算安培力的大小。但对于安培力产生的原因，却还不甚清楚。能力基础：学生已经具备一定的逻辑推理分析能力，因此本节课可以引导学生思考安培力的产生原因，激发学生的求知欲，引入探究式学习。思维能力：进一步学会观察、分析、推理，培养科学思维和研究方法。认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。核心素养物理观念：通过观察电子束在磁场中的偏转，体会洛伦兹力概念的生成。科学思维：通过洛伦兹力方向及大小的学习，体会物理模型在探索自然规律中的作用。科学探究：运用阴极射线管研究洛伦兹力，能在具体问题中用左手定则判断洛伦兹力方向。科学态度与责任：通过电视显像管工作原理分析，体会科学技术对社会发展的促进作用。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课活动一:展示学习目标1.通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解洛伦兹力在生产生活中的应用。2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，体会模型建构与演绎推理的方法。经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程，进一步体会矢量分析的方法。3.了解显像管的基本构造及工作的基本原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。让学生明确学习目标，做到有的放矢；课后根据目标，学生自我评价得失情况。活动二：情境导入创设情境，导入新课通过视频，为同学们展示极光的奇妙现象；引用英国科学杂志《自然》2004年4月11日刊登的一篇文章介绍对磁场对人类生活的作用。文中介绍由于南极地磁场的弱化，使得太阳的带电粒子穿透地磁场保护，造成人造卫星失事。进一步推演，甚至引起地球磁场的倒转，酝酿巨大悲剧。观看幻灯片，感受奇妙的物理现象，阅读物理科普知识，脑海中生成疑问，提起对本节课的学习兴趣。通过同学们很少见到但有确确实实存在的奇妙的或者是令人担忧的物理现象，抓住学生的思维活跃点，激发学生的好奇心，使其产生求知欲。环节二：新课教学探究洛伦兹力的方向活动一：演示实验——观察电子束在磁场中的偏转洛伦兹力1、实验探究观察电子束在磁场中的偏转2、实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：【提出问题】：在上节课的学习过程中，我们知道电流在磁场中会受到安培力的作用，那从微观角度来讲，电流的实质是什么？引导学生从电流的定义上来回答该问题【

提出问题】：

那磁场对运动电荷是否也有作用力？【

演示实验】：首先介绍阴极射线管的原理，各部分构造，其次进行演示实验，引导学生观察思考得出结论。进一步提出洛伦兹力的概念：磁场对运动电荷的作用力。回忆旧知识，得出：电流是由电荷的定向移动形成的。通过思考，既然电流是由定向移动的电荷构成，那磁场对通电导线的作用力在微观上是否就可以理解为……【

猜想假设】：磁场对运动电荷有作用力。观察实验，加入磁场后，电子束发生偏振，得出磁场对运动电荷确实有作用力。这是本节课第一个实验探究，也是非常关键的一个演示实验。通过“提出问题-猜想假设-实验验证”的探究过程，让肉眼看不见的电子显示出运动径迹，激发学生的好奇心和求知欲引出本节课所学习的物理概念—洛伦兹力。该实验是本节课的重点演示实验，可见度好，探究过程明了，易于同学们对抽象概念洛伦兹力形成直观认识。（完成知识与技能1）活动二：左手定则——判断洛伦兹力的方向1、洛伦兹力的方向跟哪些因素有关？

2、洛伦兹力的方向又该如何判断呢？

3、左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。“三垂直”模型展示：4、洛伦兹力方向一定与磁场方向，电荷运动方向垂直，但电荷运动方向可和磁场运动方向成任意角，当电荷运动方向和磁场运动方向垂直时，洛伦兹力最大，平行时，洛伦兹力最小，为零。【

提出问题】：同学们想一下，在上节课中我们是如何确定安培力方向的？安培力的方向跟哪些因素有关？请同学们根据洛伦兹力的定义猜想一下，洛伦兹力的方向又可能跟哪些因素有关呢？对应安培力，适当提供引导洛伦兹力的方向又该如何判断呢能否通过实验验证我们的猜想，请同学分组讨论，自己设计实验过程，得出判断洛伦兹力方向的方法。

在同学上讲台展示实验方法的过程中给予相关指导。

评价学生对各种情况的归纳总结，针对其中②引导学生针对阴极射线管的原理，思考方向相反的原因（阴极射线管中发射的是电子），针对②提问：如果磁场方向和电荷运动方向不垂直，我们又该如何处理呢？

演示自制“三垂直”模型，传输三者之间方向关系的直观形象，从而总结探究结论。洛伦兹力方向一定与磁场方向，电荷运动方向垂直，但电荷运动方向可和磁场运动方向成任意角，当电荷运动方向和磁场运动方向垂直时，洛伦兹力最大，平行时，洛伦兹力最小，为零。在老师引导下回忆安培力F=ILB，通过左手定则来判断方向方向与电流方向有关，磁场方向有关。而电流方向又与电荷的运动方向有关，洛伦兹力又是磁场对运动电荷的作用力，从而可以【

猜想假设】：磁场对电流的作用力实质上就是是磁场对运动电荷作用力。也就是说洛伦兹力可能与电荷的运动方向、磁场方向有关。

在老师引导下，继续猜想：安培力的方向可以根据左手定则来判断，洛伦兹力是否也可以采用同样方法。

通过思考，回答老师设问：所以运用左手定则四指应该指向正电荷运动的方向，这样就跟实验所得相符了！！有结论①、②可得可将磁场分解到平行电荷运动方向和垂直电荷运动方向。平行电荷运动方向不受洛伦兹力，垂直电荷运动方向可根据左手定则来判断。这是本节课的第二个实验探究，通过“提出问题-猜想假设-实验验证”得出洛伦兹力方向的判断方法。其中同学们亲自动手设计实验，发现问题，解决问题，根据实验现象，总结规律。最后讨论产生问题的原因，得出完整结论。在整个过程中，不断地发现问题，解决问题，让学生体会科学探究的艰辛，养成良好的科学探究习惯，提高科学素养活动三：课堂练习——利用左手定则，判断洛伦兹力的方向课堂练习——利用左手定则，判断洛伦兹力的方向课件展示习题，巡查学生完成情况1.自主完成2.小组交流3.学生上台演示左手定则判断洛伦兹力方向。评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。活动四：洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F为：F=IL是电流元，相当于电场中的q，磁感应强度B和电场强度E对应，那么整个公式就和F=qE相对应了。问题：如果速度方向与磁场方向既不平行也不垂直时呢？①当磁感应强度B的方向与速度v方向垂直时F=qvB②当磁感应强度B的方向与速度v方向平行时F=0。③当磁感应强度B的方向与速度v方向的夹角为θ时：F=提出问题：能否通过安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式呢？

动画演示通电导体中电荷的运动形式，引导学生【

建立模型】：

长为L、截面积为S、电流为I导体在匀强磁场B中，一个带电粒子的带电量为q、单位体积带电粒子数为n、定向移动速度v，v和B的夹角为θ。

评价学生的推导过程，并提问：在此磁场方向与电荷运动方向是垂直的，那如果磁场方向与电荷运动方向成一定夹角，我们又该如何处理？根据老师的引导，根据建立的模型【

分组讨论】：学生分组活动：①这段导线受到安培力（F安=BIL）。②运动电荷的总粒子数（N=nLS）。（I=nqvS）（F洛由安培力可看作是所有运动电荷所受洛仑兹力的合力得出：③一个定向运动的带电粒子受到的磁场力为洛伦兹力（F洛=Bqv）。

同学联系洛伦兹力方向归结②思考：可已将磁场分解到垂直电荷运动方向和平行电荷运动方向。垂直方向，可根据F洛=Bqv求解，平行方向上不受洛伦兹力。

【

得出结论】：F洛这是本节课的难点，采取建立物理模型的思维方法，有利于学生直观理解，通过合作式讨论的学习方法，避免了难点问题成为老师讲解或优秀学生的推导表演。此种方法能充分发挥学生的聪明才智，培养他们合作克服困难的能力。活动五：洛伦兹力在生产生活中的应用1、电子束的磁偏转——显像管原理（学生自学）1、电子书的磁偏转——显像管原理。2、地磁场、太阳风和极光现象课件展示：1、请同学们阅读课本，运用洛伦兹力的知识，分组讨论，得出电视机显像管的工作原理，尝试解决如下问题(幻灯片展示)：①如果电子束打在荧光屏A点和B点，磁场应该分别沿什么方向？②要使电子打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，磁场该怎样变化？

2、在自然界中——极光现象。提问：到现在，同学们能否为我们课堂开始时提到的极光问题做一个合理的解释呢？（重放录像并提示：极光只是出现在地球南北极，多媒体课件展示地磁场的分布）。观看课件，体会物理知识应用

阅读课本，讨论，解决问题。

回看引题录像，结合地磁场，分析极光现象

思考解决问题，体会地磁场对对球生命所起的莫大的保护作用这部分内容是对物理知识的技术应用，充分体现STS教学理念，针对应用问题的科普性，采用阅读资料，组内讨论，加录像展示的方法，提高学生的学习兴趣，此种学习方式，融本节课的重点知识巩固于实际应用，符合新课标教改理念。环节三：例题讲解在图所示的平行板器件中，电场强度E和感应强度B相互垂直。具有不同水平度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具有速度时，才能沿着图示座线路径通过这个速度选择器。多媒体展示例题巡视学生思考练习教师讲解思考练习评价学生解说过程。注意巡视有无学生乱用公式现象，若有，及时给予讲解纠正。环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节五：作业设计P12练习与应用1、2题指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计教学反思课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。教材分析：本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了先理论分析与推导再实验验证的顺序。这样的研究过程比较符合物理学的研究思路，同时使得前面学习过的力学知识与洛伦兹力产生了紧密的联系。通过力学知识的学习，学生对物体做匀速圆周运动的条件有了清晰的了解。对于带电粒子垂直于磁感应强度的方向进人磁场，根据带电粒子受到的洛伦兹力的特点，教师可以引导学生分析出:①粒子的运动方向和洛伦兹力的方向始终处于垂直于磁感应强度的平面内;②洛伦兹力不做功，不影响带电粒子运动的速度大小。进而得知洛伦兹力充当向心力，并推导得出半径的公式。得出理论分析的结论后，再做教材图1.3-2的实验，通过实验证明带电粒子做的是匀速圆周运动。让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中体验到成功的喜悦。学情分析知识储备：在此之前学生已经学习了匀速圆周运动、洛伦兹力等知识，特别是对匀速圆周运动有了深刻的认识，但是由于刚刚学习洛伦兹力，对洛伦兹力的理解较浅，需要加强训练以巩固知识。能力基础：高二学生具有较成熟的抽象思维能力，能够运用归纳、推理等方法解决一些问题，而且好奇心强，乐于思考，已具备一定的基础知识和技能。但认知还比较浅，而且对待问题缺乏耐心和信心，对教师有一定的依赖，需要鼓舞和激励。思维能力：进一步学会观察、分析、推理，培养科学思维和研究方法。核心素养物理观念：洛伦兹力的性质。科学思维：通过洛伦兹力性质与平面几何知识的结合，分析带电粒子在磁场中的运动轨迹。科学探究：采用洛伦兹力演示仪，通过控制变量法，研究影响电子束运动轨迹的因素。科学态度与责任：研究洛伦兹力在质谱仪、回旋加速器中的应用原理。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课活动一:展示学习目标1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射人匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，能推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式，能解释有关的现象，解决有关实际问题。2.经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动以及其运动半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关的过程，体会物理理论必须经过实验检验。3.知道洛伦兹力作用下带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关，能够联想其可能的应用。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。让学生明确学习目标，做到有的放矢；课后根据目标，学生自我评价得失情况。活动二：情境导入创设情境，导入新课在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是什么？观察分析，脑海中生成疑问。通过同学们很少见到但有确确实实存在的奇妙的或者是令人担忧的物理现象，抓住学生的思维活跃点，激发学生的好奇心，使其产生求知欲。活动三：问题导入提出问题，进一步激发学生的学习兴趣【提出问题】：1、如果沿着与磁场垂直的方向发射带电粒子，带电粒子受到的洛伦兹力的方向怎样？2、洛伦兹力与带电粒子的运动方向是否处于同一平面内？3、带电粒子做什么运动？学生思考教师提出的问题，然后大胆猜想。让学生产生疑问，解决问题，激发学生是兴趣。环节二：新课教学活动一：带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1、一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-19C的带电粒子，以5×105m/s的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。求出粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。2、已知带电粒子的质量为m，电荷量为q，速度大小为v，磁感应强度为B，以下列不同方式进入磁场将做什么运动？（不计重力）=1\*GB3①v∥B进入磁场；=2\*GB3②v⊥B进入磁场。PPT展示题目引导学生进行计算，提出问题：带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力和重力的大小有什么特点？PPT展示问题和图片：引导学生回忆洛伦兹力方向的判断和特点。教师展示带电粒子的受力分析。提出问题：我们学过的知识中有哪一种运动中力与速度方向总是垂直的？教师引导学生得出带电粒子在磁场中运动的情况。学生认真审题并进行计算，得出结果。在教师的引导下进行观察得出结论：带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略。小组讨论：学生思考并进行受力分析，得出结论。学生回忆洛伦兹力的方向的判断和特点并回答。各小组将讨论形成的结果与教师展示的受力分析进行对比，检查自己的答案。学生回忆并回答：匀速圆周运动。学生总结得出结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。查看学生的计算情况，通过实际粒子引发学生的思考，培养学生的观察及判断能力。分组讨论，培养学生的合作探究能力。进行知识的衔接，加强学生的记忆。实施检验，进行反馈。教师引导学生进行总结，培养学生的归纳概括能力。活动二：实验验证：用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的运动1、如何验证带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动？【演示实验】洛伦兹力演示仪。

2、实验现象：（1）不加磁场时，电子束的径迹是直线。（2）外加匀强磁场时，电子束的径迹是圆周。介绍洛伦兹力演示仪：请同学们观看PPT或者教材P14洛伦兹力演示仪。（教师介绍洛伦兹力演示仪的构造、原理和用途）提问：（以下情况均不考虑电子束的重力）（1）不加磁场时，电子束的径迹如何？（2）外加垂直于纸面的磁场时，电子束的径迹如何？（3）外加垂直于纸面的磁场，保持加速电压不变，改变磁感应强度，电子束的径迹如何？（4）外加垂直于纸面的磁场，保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，电子束的径迹又如何？演示实验：按序号顺序依次进行实验。观察到现象：（1）不加磁场时，电子束的径迹是直线；（2）外加匀强磁场时，电子束的径迹是圆周；（3）外加磁场越弱，运动的半径越大；（4）电子束的出射速度越大，运动的半径越大。师生总结：带电粒子在垂直于匀强磁场方向的平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，不对带电粒子做功，不改变粒子的能量。认真听课，思考该仪器的用途以。积极参与课堂讨论，提出猜想。认真观看教师演示，对比自己的猜想，是否正确。认真分析实验现象。同教师一起总结。先介绍实验仪器的构造、原理和用途，以备使用。这4个问题是本节课要解决的主要问题，让学生大胆地去猜想，培养学习迁移的能力。通过实验验证猜想，既可以激发学习热情，也可以使得结论更具有说服力。和教师一起总结观察到的实验现象，培养实验探究的科学思维方法。活动三：带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径带电粒子只受洛伦兹力下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qv得r=提出问题：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由什么力提供？其半径与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系呢？

巡视课堂，查看学生的推导情况，并进行纠错。课件展示：由qv得r=积极思考，参与课堂讨论。尝试推导半径的表达式。对比课件上的推导过程，检查并反思存在的问题。综合考察学生的学习迁移能力和思考能力。2、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期带电粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，所以有：qv得T=提出问题：你能根据以前所学的知识，推导一下带电粒子在匀强磁场做圆周运动的周期规律吗？引导学生进行推导。巡视学生推导情况，并进行纠错。课件展示：方法一：根据匀速圆周运动规律T=又r=得T=方法二：根据向心力与周期关系qvB=m又r=得T=提出问题：请同学们观看周期的公式，有什么特点？师生总结：由此看出周期由磁场和粒子的荷质比决定，而与粒子的速度和轨道半径无关。回忆圆周运动与周期相关的公式，并尝试推导。

对比课件上的推导过程，检查自己的推导过程并反思。

观察公式并思考特点。经历了缜密的推导过程，培养逻辑思维能力。加深对带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式的理解。环节三：课堂练习例题讲解一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-19C的带电粒子，以5×105m/s的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。求：（1）粒子在磁场中运动的轨道半径；（2）粒子做匀速圆周运动的周期。多媒体展示例题巡视学生解题习惯、过程、情况等，必要时可让学生上台展示教师讲解学生思考并在草稿本上写下解题过程让学生先做一遍，可以很好的培养学生独立解决问题的能力。环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节五：作业设计P16练习与应用1、2题指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计§1.3带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1.当v//B时，粒子做匀速直线运动；2.当vB时，粒子做匀速圆周运动：二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1.半径：r=2.周期：T=注：周期由磁场和粒子的荷质比决定，而与粒子的速度和轨道半径无关。教学反思课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第一章第4节质谱仪与回旋加速器课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。教材分析：本节内容属于洛伦兹力的应用，教材介绍了质谱仪、多级加速器和回旋加速器。值得重点介绍的是质谱仪的用途，它可以精确测定粒子的比荷，分析同位素的重要作用。回旋加速器注意它半径与周期对粒子加速的影响。教学重点：质谱仪和回旋加速器工作原理。教学难点：回旋加速器中粒子的加速周期与电场变化周期之间的关系的表达式。学情分析本节属于带电粒子在组合场的应用，教材介绍了质谱仪与回旋加速器，从理论到实际应用，让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中尝到成功的喜悦，体会科学技术对社会发展的促进作用。核心素养物理观念∶知道其质谱仪和回旋加速器工作原理，会解决带电粒子运动的相关问题。科学思维∶通过带电粒子在质谱仪和回旋加速器中的运动分析，体会物理模型在探索自然规律中的作用。科学探究：了解质谱仪和回旋加速器的结构，知道其工作原理，会解决带电粒子加速的相关问题。科学态度与责任∶通过质谱仪和回旋加速器在实际生活中的应用，体会科学技术对社会发展的促进作用。教学准备多媒体课件。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课在科学研究和工业生产中，常需要将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分。利用所学的知识，你能设计一个方案，以便分开电荷量相同、质量不同的带电粒子吗?提出问题让学生进行思考。巡视课堂并做相引导。思考老师提出的问题。听学生的回答情况，评价学生的表达能力和思维。环节二：新课教学活动一：质谱仪19世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿就按照这样的想法设计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20和氖-22，证实了同位素的存在。后来经过多次改进，质谱仪已经成为一种十分精密的仪器，是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪是用来分离同位素的、检测它们的相对原子质量和相对丰度的仪器。用它测定的原子质量的精度超过化学测量方法。（最后动图展示质谱仪分离同位素的画面）1.下质谱仪的基本结构。①粒子源：能生成离子束。②加速电场：离子束经过加速电场获得了一定的速度。③偏转磁场：进入偏转磁场做匀速圆周运动，运动半个圆周后打到照相底片的某个位置。④照相底片：粒子在底片上显示出相应的位置。（最后动图展示带电粒子在质谱仪中的运动画面）2.质谱仪的工作原理①在电场中被加速而得到的速度，可以用动能定理求解，解方程得。②在偏转磁场中，洛伦兹力提供向心力，r就等于。联立以上两式于是就有。粒子垂直进入偏转磁场做匀速圆周运动，运动半个圆周后打到照相底片的某个位置。③在偏转磁场中，偏转的距离为x，x=2r由这个式子可知同位素电荷量相同，但质量有微小差别。那x就会不同，也就是说在照相底片上会打到不同的位置，从而在底片上出现一系列的分立的亮线，这就称为质谱线或谱线。一根谱线对应着一种质量的离子。④由上式可得粒子的质量和比荷：，我们知道，电场可以对带电粒子施加作用力，磁场也可以对运动的带电粒子施加作用力，可以利用电场和磁场来控制带电粒子的运动。解得：。由可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与质量有关，如果B、v相同，m不同，则r不同，这样就可以把不同的粒子分开。由式子可以知道，质谱仪可以准确的测出各种同位素的原子质量。质谱仪的原理就是这样。培养学生的观察、分析和总结的能力。评价学生的合作讨论情况。活动二：回旋加速器1.多级直线加速器可以利用静电力对带电粒子做功，从而增加粒子的动能，qU=ΔEk，加速电压越高，粒子获得的动能就越高。然而产生过高的电压在技术上是很困难的。解决上述困难的一个途径是采用多次（多级）加速的方法，困难是加速装置要很长。解决上述困难的途径是把加速电场“卷起来”，利用磁场改变带电粒子的运动轨迹，让粒子如此往复"转圈圈"式地被加速。于是，人们依据这个思路设计出了用磁场控制轨道、用电场进行加速的回旋加速器。2.回旋加速器（1）回旋加速器基本构造在真空容器中存在匀强磁场，里面有两个D形金属盒，这是高频电源里面有粒子源，最后这个粒子引出装置。两个D形盒隔开相对放置上面加高频交变电压，在这个间隙处就会产生高频交变电场。由于金属盒的屏蔽作用，金属盒内部的电场为零。（2）回旋加速器工作原理①粒子源：A0处的粒子源某一时刻发出一个带正电的粒子，它以一定的初速度v0进入下方D形盒。②在下方匀强磁场中：做匀速圆周运动，半个周期后到达缝隙边缘A1处。③在电场中：如果这时候间隙处正好是是向上的电场，那粒子就会被加速，速率由v0变为v1。接着从处进入上方D形盒。④在上方匀强磁场中继续做匀速圆周运动。我们知道粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，由于粒子的速度增加了，所以半径也相应增加，所以会到达这个处。如果这时电场方向正好变成向下，粒子将再次加速速率变成v2。如果能一直这样下去，粒子就会不断的加速。（最后动图展示带电粒子在回旋加速器中的运动画面）这个频率就是周期的倒数即粒子的速率越大，圆周运动的半径越大。当粒子做圆周运动的半径与D形盒半径R相同时，即r=R，粒子将会从粒子引出口飞出D形盒，结束加速的过程。附加知识：r=R时，即，可以得出最大速度，以及相应的最大动能。可见粒子能获得的最大动能取决于D形盒半径R和磁感应强度B，与加速电压的大小无关。回旋加速器缺点这个过程看似可以一直进行下去，但实际上由于相对论的效应，粒子的质量会随着速度增，圆周运动的周期也增加，这样电场于运动不在同步，也就没办法加速了。要认识原子核内部的情况，必须把核"打开"进行"观察"。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为"炮弹"去轰击，才能把它"打开"。产生这些高能"炮弹"的"工厂"就是各种各样的粒子加速器。组织学生开展思考与讨论。困难：那么怎么控制电场的变化呢？必须得保证粒子从上面出来时电场方向向下，从下面出来时电场向上。那么粒子，每一次都会被加速。我们以前就知道磁场中圆周运动的周期对一定的带电粒子和一定的磁场来说，这个周期是不变的，尽管粒子的速率和半径一次比一次大，运动周期却始终不变。所以粒子每次在D形盒中完成半个周期所需的时间都是一样的。那加速电压在这里充当什么角色？办法：如果在两盒间加一个交变电场，使它也以同样的周期往复变化，那就可以保证粒子每经过电场时，都正好赶上适合的电场方向而被加速。即：只要让电场的频率跟粒子的圆周运动的频率相同就可以了。加速电压越大，每次速度的增量Δv越大，圆周运动的半径变化Δr也越大。粒子在D形盒中绕的圈数少，加速的次数少，粒子的加速时间短。反之，则加速的次数多，加速的时间长。评价学生的表达能力和思维能力。培养学生的合作精神、表达能力。活动三：应用例1：同一种带电粒子以不同的速度垂直磁场便捷、垂直磁感线射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知：（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为？（3）三束粒子从O点出发分贝到达1、2、3点所用时间的大小关系是？提示：（1）同一种带电粒子进入同一磁场，速度不同使轨道半径不同，所以带电粒子进入磁场的速度值有三个。（2）r1<r2<r3，由，得v1<v2<v3。（3）周期T1=T2=T3，轨道均为半圆，所用时间为半个周期，故时间关系为t1=t2=t3。例2：回加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。解：当带电粒子离开回旋加速器时其速度达到最大，其运动半径也最大，由求得又因为，把上式代入得课件展示习题，巡查学生完成情况。所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径r。与加速电压高低无关。如已知加速电压为U，忽略在电场中运动时间，求加速的次数和加速的总时间。每次加速得到的动能EK=qU，加速的次数就是最终获得的能量除以每次获得的能量qU，把带入，约分就是这样。如果忽略粒子在运动间隙处运动的时间，那加速的总时间，等于加速次数n乘以每次减速间隔运动的时间，你可以自己计算一下，最后结果就是这样。1.自主完成2.小组交流3.学生上台演示评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。环节三：课堂小结环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节四：作业设计练习与应用指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计1.4质谱仪与回旋加速器1.质谱仪①在电场中加速：。②在偏转磁场中，洛伦兹力提供向心力：③在偏转磁场中，偏转的距离为x=2r④由上式可得粒子的质量和比荷，2.多级直线加速器①加速原理：在电场中加速，qU=ΔEk。②缺点：占有的空间范围大3.回旋加速器①当粒子做圆周运动的半径与D形盒半径R相同时：r=R最大速度最大动能加速次数：加速总时间：②缺点：受相对论影响，无法一直加速教学反思课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第二章第1节楞次定律课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：理解楞次定律，会用右手定则判断切割磁感线产生的感应电流的方向。教材分析：楞次定律是本章教学的重点和难点。一是其涉及的因素多(磁场方向、磁通量的变化、线圈绕向、电流方向等),关系复杂;二是规律比较隐蔽,其抽象性和概括性很强。因此,学生理解楞次定律有较大的难度,成为本章的难点。重点：应用楞次定律判断感应电流的方向。难点：楞次定律的理解及实际应用。学情分析在上一节“探究感应电流的产生条件”中,学生不难发现感应电流有方向区分,对感应电流方向的确定产生了兴趣。但学生的总结归纳能力薄弱,教学中应做好引导。本节课是规律的探究课,呈现在学生面前的是现象,是问题,而不是结论。核心素养物理观念：知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向；通过安培力的学习培养学生关于电磁场的物质观念、运动与相互作用观念，进一步认识场的概念。科学思维：通过磁场模型的演示，培养学生的空间思维能力，把抽象化为具体的物理方法，从三维空间转化为二维平面的巧妙之处；推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小科学探究：引导学生用控制变量法探究和观察安培力与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。科学态度与责任：通过实验演示、动手操作仪器，让学生体验安培力的特点，将理论联系实际。教学准备塑料管、铝管、强磁铁、灵敏电流表、外标有明确绕向的线圈、二极管、条形磁铁、干电池、导线等。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课演示实验一：线圈与电流相连，不同磁极插入和插出线圈。复习电磁感应现象知识，回忆产生感应电流的条件是什么？3、问题：不同磁极插入和插出线圈的过程中，电流表指针偏转的方向一样吗？影响感应电流的方向的因素有哪些？演示实验提出问题让学生进行思考巡视课堂并做相引导观看实验回答:通过闭合线圈的磁通量发生变化。回答：不一样，回答：磁通量的变化1.观察学生对实验的兴趣程度；2.听学生的回答情况，评价学生的表达能力和思维。环节二：新课教学活动一：科学探究1、问题：怎么通过电流表的指针偏转判断感应电流的方向呢？重复演示实验一，引导同学总组织同学开展小组实验，记录以下表格。问题：我们很难概括出感应电流方向与线圈中磁通量变化得关系，是否可以找一个“中介”来表述他们得关系呢？复习知识：怎么判断感应电流磁场的方向。组织学生重复上述实验，记录表格。问题：感应电流的方向与磁通量变化之间可以总结得到规律吗？引导学生逻辑推理：线圈中磁通量变化时会产生感应电流，感应电流也会在线圈中产生磁场，是否可以尝试寻找感应电流的磁场方向作为这个“中介”？组织学生讨论：对比分析磁铁磁场方向和感应电流磁场方向之间的关系。结出结论：电流左进左偏，右进右偏，从而得到感应电流在闭合回路中的绕向。师生总结得出：楞次定律内容。明确学生学习任务；从完成情况和书写情况等方面进行评价。活动二：理解规律1、师生共同分析：楞次的定律中的“阻碍”的含义（1）谁起阻碍作用（2）阻碍什么（3）如何阻碍（4）能否阻止2、组织学生开展思考与讨论。从相对运动角度分析楞次定律的表现形式。从能的转化与守恒角度分析该过程体现出来的能量守恒。引导学生通过书上两道例题得出楞次定律的应用步骤。组织同学思考和讨论组织学生开展思考与讨论。跟着老师一起比划右手定则，判断电流的方向师生共同总结得出：右手定则查看学生动作是否正确并纠正错误的动作。环节三：课堂练习应用规律1、播放视频”落磁”实验，提出问题：为什么磁铁在铝管中下落速度减慢了呢？2、习题练习课件展示习题，巡查学生完成情况1.自主完成2.小组交流3.学生上台演示评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节五：作业设计练习与应用指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计2.1楞次定律一、探究二、内容三、应用教学反思课题人教版高中物理·选择性必修·第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过实验，理解法拉第电磁感应定律，知道E=BLvsinθ是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式，会用法拉第电磁感应定律在具体情境中分析求解有关问题。教材分析：法拉第电磁感应定律是电磁感应这章节的核心内容。从知识延伸拓展上看，它与电磁场和稳定电流有紧密联系，又是下一章交变电流的基础。教学重点：法拉第电磁感应定律。教学难点：平均电动势与瞬时电动势的区别。学情分析本节既是本章的教学重点，也是教学难点。在以前我们已经学习并掌握了恒定电流、感应电流的产生条件、电源电动势和磁通量的相关知识，已经构建起变化量和变化率的概念。学生学习起来困难不大。核心素养物理观念∶知道感应电动势的概念，体会物理观念的生成过程。科学思维∶通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式，体会物理模型建立及物理方法在物理规律形成中的作用。科学探究：经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法。科学态度与责任∶感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。教学准备多媒体课件、发电机、学生电源、开关、线圈、条形磁铁等。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：导入新课穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关？动态图展示：导体棒切割磁感线的过程。展示实验教学视频提出问题让学生进行思考巡视课堂并做相引导观看实验思考老师提出的问题。1.观察学生对实验的兴趣程度；2.听学生的回答情况，评价学生的表达能力和思维。环节二：新课教学活动一：科学探究实验一：导体棒切割磁感线。用金属棒切割磁感线产生感应电流，但是当金属棒运动速度越快时，电流表指针偏转越大，越慢时电流表指针偏转越小，看来感应电流的大小与金属棒的运动速度有关。实验二：把条形磁体往下插入线圈。当插入速度很快时，电流表指针偏转大；当能插入速度很慢时，电流表指针偏转小。看来感应电流的大小和插入磁铁的快慢有关。在两个实验都说明，当穿过闭合回路的磁通量变化越快时，回路中的感应电流就越大，而在回路中电阻一定的情况下，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢就是磁通量的变化率。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。通过下面的做一做来验证这个结论。问题：感应电流的大小跟哪些因素有关？动画演示实验分析：上述两个个实验中，插入磁铁越快，会导致线圈中的磁场变化越快，那穿过线圈的磁通量变化也越快。同样的金属棒运动越快回路中面积变化就越快，穿过回路的磁通量变化也越快。做一做实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。结论：感应电流的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。明确学生学习任务；从完成情况和书写情况等方面进行评价。培养学生积极思考和参与课堂的习惯。活动二：理解规律电磁感应定律（一）电磁感应定律在闭合回路中要有电流通过，那这个电路一定有电源。在电磁感应现象中，闭合回路里有感应电流，那自然也一定有电动势，这个电动势是在电磁感应中产生，被称为感应电动势，而产生他的那部分导体就相当于电源。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。在电磁感应现象中可以没有感应电流，但一定会有感应电动势，实际上是先有感应电动势，然后看电路闭合情况才决定有没有电流。两者的关系满足闭合电路欧姆定律，即。前面说了感应电流的大小与磁通量的变化率有关。所以闭合电路中感应电动势的大小也跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是著名的法拉第电磁感应定律。用磁通量的变化量除以变化的时间就是它的变化率。这个式子就表示E与磁通量的变化率成正比。这个k就是比例常量，通过大量的实验证明这个k就等于1。所以电磁感应定律也可以写成这样（单匝线圈）（n匝线圈）我们知道磁通量Φ=BS，那么磁通量的变化就可以是磁场变化、正对面积变化、两者同时变化引起的。所以上述表达式又可以延伸为：①磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则。②磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则。③如果磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有。（二）导线切割磁感线时的感应电动势前面我们已经学过导线切割磁感线，磁通量会变化便会产生感应电动势，并且可以用这个公式来算出感应电动势。现在咱们来研究它另一种更常用的算法。比如这个金属帮在匀强磁场中，导轨之间的这一段长度是L，磁场的磁感应强度是B，当金属棒以速度v切割磁感线，你知道产生的感应电动势是多少吗？用这个式子来算感应电动势，咱就得找到的比值，先说ΔΦ，他等于磁感应强度乘以面积的变化量，即ΔΦ=B·ΔS…………①接下来重点算一下ΔS，假设金属棒从MN到M1N1运动的时间是Δt，在这段时间里，他运动了这段距离就是v·Δt，而金属棒在导轨之间的这一段长度是L，所以用长乘以宽就是这段时间内面积的变化量，即ΔS=Lv·Δt…………②把②带进①这个公式得ΔΦ=B·Lv·Δt…………③接着把③带回这个公式得，上下约去Δt就得到了E=BLv这就是感应电动势的另一种算法。其中B是磁感应强度，L是切割磁感线的导线长度，v是导体相对于磁场的运动速度。在刚才的推导中，磁场是匀强磁场，并且磁场的方向，导体棒放置的方向和导体棒的运动方向，三者是相互垂直的。所以这个公式要成立，有两个条件必须满足。第一，B是匀强磁场，第二，B、L、v相互垂直。3.两个公式的比较当然这也不完全绝对，若这个Δt趋近于零，这个公式算出的也是瞬时感应电动势。若这个v是平均速度，那这个公式算出的就是平均感应电动势。E＝BLv适用范围普遍适用磁场变化：面积变化：S：线圈内部磁场的面积导体切割磁感线运动相互垂直研究对象回路中产生的感应电动势某部分导体电动势物理意义Δt：某一段时间平均感应电动势v：瞬时速度瞬时感应电动势问题3：既然导体棒切割磁感线会有感应电动势产生，那么谁提供非静电力呢？4.动生电动势①由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势②非静电力是洛伦兹力提供③导体棒就相当于与电源④导体棒还会受到安培力的作用组织学生开展思考与讨论。问题1：要是B、v不垂直怎么计算呢？1.导体斜割磁感线比如磁场是这样的竖直向下，导体棒为L垂直于纸面这样放置，斜向下运动。它与磁场的夹角是θ，此时产生的感应电动势又是多少呢？你已经学过只有导体切割磁感线时才会产生感应电动势。若把这个速度分解成这两个方向的分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ平行于磁感线的分量v2=vcosθ。你会发现只有在这个方向上运动才会切割磁感线，也就才会产生感应电动势，所以在计算电动势时，速度v得代入它在水平方向的分量E=BLvsinθ当θ=0时，v与B平行，不切割磁感线，所以E＝0。当θ=90时，v与B垂直，切割磁感线，所以E＝BLv。能够和前面的很好对应，大家使用这个公式时一定要注意角度的问题。问题2：要是L、v不垂直又该如何求感应电动势呢？2.L为有效切割长度方法：要找切割磁感线的分速度，把速度分解成平行于导线的分量和垂直于导线的分量。显然只有垂直于导线的分量才会切割磁感线，进而产生感应电动势。所以感应电动势E=BLvsinθ这个式子也可以写成这样E=BvLsinθ，这个Lsinθ在图中来看就是这一段长度，也就是导线垂直于运动方向上的投影。即有效切割长度，为导线垂直于运动方向上的投影。以后如发现导体与磁场垂直，但是却和运动方向有夹角时，就用有效切割长度来算感应电动势。例如：这个导线，现在分为两段，所以我们分两段找它们在速度方向的投影。圆弧切割产生的感应电动势时，你就可以用连接圆弧首尾的线段来代替，也是投影。动态图展示：导体棒切割磁感线的微观过程。思考与讨论如图，导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向?为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动?为什么?导体棒哪端的电势比较高?以上讨论不必考虑自由电荷的热运动。分析：当金属棒往右运动时，这些正负电荷也往右运动，所以在其电荷在磁场中就会受到洛伦兹力的作用。根据左手定则，正电荷受向上的洛伦兹力，负电荷手向下的洛伦兹力。当然，题目说了自由电荷是正电荷，所以只有正电荷自由移动到金属棒上端，下端因为失去正电荷而带负电，在正电荷移动过程中形成电流，和右手定则的判定的方向也是一致的。随着金属棒的运动下面会带负电，上面带正电，这样在金属棒内部就会建立一个电场，所以运动的电子除了要受洛伦兹力以外，还会再受到一个电场力，直到洛伦兹力和电场力平衡为止。自由电荷就不再移动了。C端因为聚集有大量的正电荷，所以电势高，把导体棒看成一个电源，它就相当于电源的正极。培养学生的分析能力。培养学生的合作精神、表达能力。让学生养成要透过现象看本质神奇的背后也许是简单的原理。培养学生的观察、分析和总结的能力。环节三：应用规律课堂练习例1：关于电磁感应，下述说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为0，感应电动势一定为0C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大例2：一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10Ω，把一个电阻为990Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？例3：当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行各种科学实验。现有一颗绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场为B＝4.6×10-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度是7.6km/s，求缆绳中的感应电动势。课件展示习题，巡查学生完成情况。解题提示：感应电动势的大小与闭合电路中感应电动势的大小也跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。也就是磁通量的变化与时间的比值。解题提示：。接入电阻后电路如图所示，根据闭合电路欧姆定律有自主完成小组交流学生上台演示解：可以看成是导体切割磁感线。E=BLV=7.2×103V如图，若接入的电阻R=14Ω，ab的电阻为0.4Ω，求感应电流的大小？由闭合电路欧姆定律：评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。环节四：课堂小结学到了什么？引导学生小结小组讨论，总结本节课得失环节五：作业设计练习与应用指导学生完成练习，面批练习。按要求完成练习。从完成情况和书写情况等方面进行评价。主板书设计2.2法拉第电磁感应定律1.电磁感应定律闭合电路中感应电动势的大小也跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。①磁场变化引起时，则。②面积变化引起时，则。③面积和磁场变化共同引起时，则。θ=0，v与B平行，不切割磁感线，E＝0导体棒切割磁感线E=BLvsinθθ=90时，v与B垂直，切割磁感线，E＝BLv①l为切割磁感线的有效长度，即导线垂直于运动方向上的投影②两个公式的比较③动生电动势教学反思课题人教版(2019)高中物理·选择性必修·第二册第二章第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过实验，了解涡流现象；能举例说明涡流现象在生产生活中的应用；了解电磁炉的结构和原理。教材分析：教材内容包括两部分：涡流和涡流的应用。涡流的应用包括三个部分：涡流的热效应、电磁阻尼和电磁驱动。首先介绍了涡流产生的原理、涡流的热效应，它的利用和防止。其次，分析电表线圈骨架的作用，介绍电磁阻尼的原理，利用原理分析为什么运输微安表时应该用导线把两个接线柱连在一起。最后，演示铝框在磁铁扰动下的运动，介绍电磁驱动的原理，分析交流感应电动机的工作原理。学情分析学生已经完整地学习了电磁感应的知识，掌握了感应电流、楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识，这为本节课的学习奠定了基础。核心素养物理观念：知道涡流对我们有不利和有利两个方面的影响，以及如何利用的防止。科学思维∶通过学生的讨论和旧知识分析新问题弄清涡流产生的原因以及涡流的特点。科学探究：通过演示实验探究，知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象，并能分析二者的不同点和相同点，以及实质。科学态度与责任∶过理论与实际的相结合，提高学习的兴趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力。教学准备多媒体课件、电磁驱动演示等。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：新课导入活动一：图片导入思考：在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗?给出生活中的实例，引导学生积极思问题。学生思考问题。是否激发学生的学习兴趣。环节二：新课教学活动一:电磁感应现象中的感生电场什么是感生电场及感生电动势？英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出：变化的磁场能够在它的周围产生一种电场线是闭合曲线的电场。叫作感生电场。将闭合导体放入变化的磁场中后，变化的磁场会产生感生电场，导体中的自由电荷受到感生电场的作用力发生定向移动，从而形成感应电流和感应电动势，称为感生电动势。电子感应加速器机构及原理？①电子感应加速器的结构如图所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速，最终获得很大的速度和能量。②电子感应加速器的原理如图磁场方向由下向上，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁体线圈中的电流应该由小变大。PPT给出问题，巡视学生阅读情况。对学生回答的问题做出补充及简单的点评。学生阅读教材找出相关的知识点做出标记并回答相关问题。了解学生的自主学习能力。通过学生的回答，评价学生的表达能力。活动二:涡流什么是涡流？把块状金属置于变化的磁场中时，金属块内将产生感应电流，这些电流在金属块内形成一个个闭合回路，很像水的漩涡，因此他们叫做涡电流，简称涡流。阅读教材了解涡流的应用及防止？1.涡流的作用——真空冶炼炉知道了涡流产生的原因，再来说说他有什么用。当金属块的电阻比较小时，形成的涡流的电流强度就会很大，进而产生大量的焦耳热。工业上的感应冶炼炉，就是利用涡流的热效应来熔炼金属。如图，冶炼炉外绕有线圈，冶炼炉内装有待冶炼的金属。将大功率的高频交流电源与线圈连接后，高频交流电在线圈儿内激发出很强的磁场，这时炉内被冶炼的金属中会产生强大的涡流，并释放出大量的焦耳热，从而将待冶炼的金属融化。真空冶炼炉的优点：加热速度快，能量损失小，温度容易控制，能避免杂质混入等。2.实例分析——电磁炉你要是觉得刚才的例子都不容易见得着，我再给你说个你一定见过的东西，电磁炉。它的原理图是这样的，把电磁炉接入频率较低的交流电，电流经过内部电路整流变为高频交流电，高频交流电通入线圈后，线圈周围就产生了很强的磁场，当电磁炉上放有专用的锅具时，变化的磁场会在导磁体制成的锅底中产生无数的涡流，使锅体本身高速发热，进而达到加热锅内食物的目的。这个锅是有金属导体制成的才得，所以你知道半边锅煮鸡蛋的原理了吗。3.涡流的热效应的防止虽然涡流可以有很多用途但有时候他也会造成麻烦。比如当变压器工作时，他的铁心中会产生很大的涡流，使铁心放热，从而浪费大量的电能，甚至还可能烧坏仪器。常见的仪器中电动机也存在相同的问题。方法：一是增大铁芯材料的电阻率，比如用硅钢来制做铁芯，由于硅钢的电阻率比普通钢大得多，使得铁心的电阻也增大了很多，这样涡流的热损耗就大大降低。另一个方法是相互绝缘的硅钢屁大了很多，这样蜗牛的热损耗就大大降低啦。另一个方法是相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块的硅钢铁芯。这样也可以增大回路电阻，削弱涡流的发热。4.涡流的磁效应及其应用应用：机场安检用的安检，军事上用的探雷器，还有寻找地下矿产的探测等。原理：把金属探测器的结构简化一下是这样。他工作时让变化的电流通过线圈，产生不断变化的磁场。如果探测器靠近金属，就能在金属内部产生涡流，这涡流又会产生磁场，反过来影响探测器的磁场，让探测器发出报警声。PPT给出问题，巡视学生阅读情况。对学生回答的问题做出补充及简单的点评。学生阅读教材找出相关的知识点做出标记并回答相关问题。了解学生的自主学习能力。通过学生的回答，评价学生的表达能力。活动三：电磁阻尼思考与讨论（1）一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响?（2）磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响?（3）什么是电磁阻尼？（4）取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？PPT展示问题，巡视学生交流讨论情况，提问学生回答相关问题，动手做微安表实验或者播放视频，请学生回答问题四，作出简单的点评及补充。学生思考问题，交流问题答案，观察实验，描述出实验现象，回答具体问题。了解学生的交流能力以及学生的自主学习能力，学生的观察能力及归纳总结能力，及表达能力。活动四:电磁驱动演示实验：如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动?如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。做演示实验或者播放视频，要求学生观察现象并描述实验现象，教师补充，引导学生总结出电磁驱动。认真观察实验，正确的描述及分析实验想象。了解学生的观察能力及归纳分析能力。环节三：课堂练习例题例1：弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。巡视学生完成例题情况，引导学生分析问题。完成例题，作出表达。了解学生处理实际问题的能力。环节四：课堂小结学到了什么？分析引入时提出的问题，电磁炉的工作原理？引导学生小结总结这节课学到什么？环节五：作业布置课后习题2、3、4、5。主板书设计2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动电磁感应现象中的感生电场二、涡流三、电磁阻尼教学反思课题人教版(2019)高中物理·选择性必修·第二册第二章第4节互感和自感课型新授课☑复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过实验，了解自感现象，能举例说明自感现象在生产生活中的应用。教材分析：教材在之前已经介绍了感应电流的产生条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律，即学生从产生条件、定性分析和定量计算等角度对电磁感应问题有了基本的认识，也学习了感生和动生两种基本的电磁感应模型。本节课提出了电磁感应的新的问题，该内容既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习渐变电流、电磁波奠定了知识基础，因此本节课起着承上启下的关键作用，也为学生形成完整的电磁感应物理观念奠定了基础。学情分析学生已经学习了分析电路的动态变化情况，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律等电磁感应的基本知识和分析电磁感应问题的基本方法，对于互感现象也有了初步的感性认识。但是学生头脑中没有互感这个概念，也没有意识到当线圈通过变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象的特点是学生遇到的最大挑战。核心素养物理观念∶知道互感与自感现象及其产生原因，并且知道互感和自感都是一种特殊的电磁感应现象。科学思维∶利用电磁感应有关规律分析通电、断电时自感现象的原因。科学探究：通过对实验的观察讨论和体验，解释实验中发生的物理现象。科学态度与责任∶认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象，体验特殊现象的普遍性。教学准备多媒体课件。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一：新课导入动一：视频导入两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么?播放视频并引导学生观察视频。观察视频，提出问题，激发学生的学习兴趣。评价学生的学习兴趣。环节二：新课教学活动一：互感现象1、互感的定义？两个电路之间并没有直接相连，但当一个电路中的电流发生变化时，他所产生的磁场也发生变化，会是另一个电路中产生感应电动势和感应电流，这种现象就叫做互感现象。互感现象中产生的感应电动势叫做互感电动势。2、互感的应用有哪些？变压器、收音机、无线充电等。多媒体展示问题。要求学生阅读教材总结问题答案。做出必要的补充及评价。阅读教材互感部分内容，回答相关问题。评价学生的自主学习能力及归纳总结能力。活动二：自感现象（1）自感现象的定义？当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。（2）观察两个灯泡的发光现象，为何会出现这种现象,结合所学知识分析这种现象？演示实验1：观察开关闭合时灯泡的亮度图中A1和A2是两个完全相同的小灯泡，R1和R是两个滑动变阻器用来调节电流。闭合开关之后，先调节R使两个小灯泡一样亮，再调节干路中的，R1使两个灯都正常发光。然后断开开关S，当再闭合S时可以看到两个灯泡点亮的情况是不一样的？演示实验2：观察开关断开时灯泡的亮度把小灯泡和一个电感并联后，连入电路线闭合开关，使小灯泡正常发光。然后再断开电路观察灯泡亮度变化。①应用日光灯的镇流器，就是利用这个原理来产生启动时所需要的高电压的。再比如在无线电技术中，电感和电容组成振荡电路，用来发射无线电波。②危害更多的时候，这么大自感电动势会造成很大的危害。像大型电动机中的绕线组，大型变压器的线圈等原件。他们的自感系数非常大，在切断电路的瞬间会产生很高的自感电动势，使开关附近的空气被电离击穿形成电弧。电弧会把开关烧坏，甚至引起火灾。③防止油浸开关：把开关放在绝缘性良好的油中防止空气被击穿。双线绕法：电阻丝通常采用这样的双线绕法。当电流流过电阻丝时，两股电阻丝中的电流所产生的磁场相互抵消，就不会产生感应电动势。PPT展示出问题，