《磁场对运动电荷的作用力》教学设计.docx

【教学设计思路】一般高中课程标准试验教科书物理选修31 第三章第五节磁场对运动电荷的作用力既是安培力学问的连续，又是下一节带电粒子在匀强磁场中的运动的铺垫。高二的学生已具有肯定的观看力量和规律推理力量，对现象猜测理论推导试验验证等科学争论方法有肯定的根底，本节课通过试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。学生通过争论，体验科学探究的方法和过程，对物理学问能有进一步的理解，从而把传授学问与力量的培育有机的结合在一起，让学生把握分析争论物理的根本方法与技能，为日后的学习及进展其它问题探究奠定根底。【教学目标】1. 学问与技能：知道什么是洛伦兹力，会推断洛伦兹力的方向；知道洛伦兹力大小的推导过程；会利用本节课学的学问简洁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，培育学生的联想和猜测力量；通过推导洛伦兹力的公式，培育学生的规律推理力量；通过演示试验，培育学生的观看力量。3. 情感态度与价值观：培育学生的科学思维和争论方法，引导学生观看、分析、推理力量。【教学重点、难点】重点：洛伦兹力方向的推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。【试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】讲授法、试验法、争论法。【教学过程】引入：展现秀丽的极光图片，观看奇特的极光短片。请问这些秀丽的极光一般消灭在什么区域？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。从四周八方射向地球的带电粒子，只有南北两极四周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转变，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转变？一、引导学生猜测：磁场对运动电荷有力的作用设计思想：学生对宇宙的隐秘比较向往，通过极光的图片、短片，吸引学生的留意力，激起疑问，引发思考，从而创设良好的教学情景导入课题。能否用学过的学问支持我们的猜测？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肯定的心理预期，为洛伦兹力的方向和大小的探究打下伏笔。用试验验证猜测：演示试验并介绍试验原理（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白什么？电子不受力的作用。将蹄形磁铁靠近电子射线管，觉察电子束运动轨迹发生了偏转。提问：电子束的偏转说明白什么？电子受到力的作用。（3） 结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜测成立。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，那我们应当争论它的什么呢？方向、大小。二、洛伦兹力的方向争论1. 再次观看演示试验，转变磁场方向，分析试验现象，引导学生猜测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。提出猜测：洛伦兹力的方向可能可以用左手定则判定试验验证：进一步观看电子束垂直进入磁场时的偏转，并转变磁场方向。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：表达物理是以试验为根底的学科，科学试验是提醒自然规律的重要方法和手段。培育学生科学争论最根本的思维方法：分析推理猜测试验验证得出结论。引导学生总结洛伦兹力的方向的推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，假设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，假设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安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向推断方法一样，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，留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争论对象应先建立物理模型教材图353，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，表达学习的自主性。1. 在时间t 内的通过截面的粒子数为多少？N=nvSt2. 算出q 与电流I 的关系？I=nqvS3. 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=BIL4. 安培力F 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洛设计思想：这是本课的难点，结合教材中的思考与争论、依据学生的生疏规律将简单问题简洁化，设置四个小问题让学生依次去探究，这样就为生学生供给解决问题的规律线索，降低解决问题的难度，熬炼学生的规律推理力量。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，最终将其消掉得出我们所需要的结论。巡察学生推导状况并进展依据实际状况，进展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 =qvB 的适用条件是什么？电荷的运动方向与磁场方向垂直洛当vB 时，F =0类比安培力，BL 时F =0洛安学生思维发散：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 =qvBsin。此问题教洛学大纲不做要求，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理论来自于实践，更要效劳于实践。1. 既然我们已经知道的洛伦兹力大小和方向的推断方法，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消灭在两极？地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道四周最强，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状况。设计思想：联系实际，照顾开头。学生的角色扮演一方面可活泼课堂气氛，另一方面有利于学生的空间推断力量的培育。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，介绍各局部的作用。依据课本“思考与争论”，学生分组争论，得出结论。设计思想：学生分组争论电视显像管的工作状况，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，培育学生运用学问和总结规律的力量。【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 =qvB洛电荷的运动方向与磁场方向平行，F =0洛当v 与B 既不垂直，又不平行时，F =qvBsin洛【课外探究，发散思维】让学生依据所本节所学的学问去探究生活和科技中还有哪些应用洛伦兹力的例子，课后进展沟通。这样设计可以增加学生学习的兴趣，开阔学生的视野，使学生的思维得到发散。【教学反思】1. 教学各工程标根本完成。2. 分析推理猜测试验验证得出结论是科学争论最根本的思维方法，要给学生更多的思维空间，探究层次还可深入些。3. 课堂处理过程要留意关键位置的引导，还应更关注学生的个体差异。4. 在今后教学中多设置探究题目，让学生探究得出结论，培育学生自主学习的力量，提高教学效率。