磁场对运动电荷的作用1.pdf

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1、磁场对运动电荷的作用力”教学设计一、教学内容：本节是人民教育出版社出版的物理选修模块 3-13-1 第三章 磁场”的第五节 研究洛伦兹力”主要教学内容：1.1.认识洛伦兹力：通过日常生活中的现象，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.2.2.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.3.3.洛伦兹力的大小：由安培力公式 F=BILF=BIL 从理论上导出洛伦兹力公式F=qvBF=qvBo4.4.洛伦兹力的特点：洛伦兹力对运动电荷不做功。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

2、力，对现象-假设一理论 推导一实验验证等科学研究方法有一定的基础，但仍有待提高。学生在学习了安 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。生掌握分析研究物理的基本方法。三、教学设计思想：让学以新的物理课程标准的教学理念为指导，以知识为载体，能力为目标，在学习 与探索过程中让学生会积极主动地获取知识，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

3、后的学习及进行其它问题探究奠定基础.四、教学目标：1.1.知识与技能：(1)知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向。(2)知道洛伦兹力大小的推导过程。(3)理解洛伦兹力对电荷不做功。(4)会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。2.2.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)通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力.(3)通过演示实验，培养学生的观察能力 3.3.情感态度与价值观。(1)培养学生实事求是实验的科学态度与科学精神。(2)让学生体会科学研究最基本的思维方法：推理一假设一实验验证”五、重点与难点重点：洛伦兹力方向的判断方法和洛伦

4、兹力大小计算公式的推导。难点：洛伦兹力计算公式的推导过程。六、教学过程：情境导入展示美丽的极光图片 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。由于受到地球磁场的作用，高速带电粒子流 大多数集中在地球南北两极。这说明了磁场对运动电子流有作用力。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。引导学生猜想：磁场对运动电荷有力的作用。演示实验并介绍实验原理(1)(1)介绍阴极射线管：阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加

5、速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电 子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。(2)(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 3）结论：磁场对运动电荷有力的作用，这个力叫洛伦兹力.之所以叫洛伦兹 力是为了纪念荷兰物理学家洛伦兹为命名的。引:洛伦兹力既然是一个力，那我们应该研究它的什么呢？（？（大小、方向、特点）（1 1）从现象中总结规律，提出猜想。（2 2）观看演示实验并分析实验现象

6、，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（安培力是洛伦兹力的合力）。）并引导学生思考下面问题：1 1、安培力的方向如何判定？（请将甲、乙两图的安培力标出来）2 2、电流方向与电荷运动方向的关系？3 3、安培力的方向与洛伦兹力方向的关系？4 4、洛伦兹力的判定方法？猜想：判定方法-左手定则用实验验证：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。在黑板上作图表示，让同学找出判断方法。引导学

7、生总结洛伦兹力的方向的判断 一一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，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。（11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2.2.观察实验现象看是否与理论推导相符合.3.3.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：分析推理一一猜想一一实验验证 得出结论洛伦兹力大小的探究）既然我们已经知道的洛伦兹力方向的判断方

8、法，让我们试着分析一下极光为什么总是出现在两极？下面我们根据导线中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，你能否通过电流受到的安培力的计算式从理论上导出运动电荷受到的洛伦兹力的计算式呢？点拔学生:注意分析问题情景的关键点问题情景：1 1 设有一段长度为 L L 的通电导线，横截面积为 S,S,单位体积中含有的自由电荷 数为n,n,每个自由电荷的电荷量为 q,q,定向移动的平均速率为 v.v.则导线中的电流 I I 等 于多大？（I=nqvS.I=nqvS.）（应先建立物理模型（教材图 3 3.5 53 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。2 2导线垂直于磁场方

9、向放入磁感应强度为力有多大？（F F安=BIL=BIL）3.3.多少？（4.4.看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力电荷所受的洛伦兹力多大？（f=qvBf=qvB）（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：使用该公式计算时，各物理量的单位分别取什么？（f f（N N），q q（C C），v v（m/sm/s），B B（T T）.）提问：该公式的适用条件是什么？（电荷的运动方向与磁场方向垂直.）该公式用文字如何表述？当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力 F F 等于电荷量 q q、速率 V V、磁感应强度 B B 三者的

10、乘积.即 F=qvBF=qvB点拔：当 v v/B B 时,F=0,F=0这段导线中含有的运动电荷数为N=nLSN=nLS）安培力 F F安可以F F 的合力，则每 个）B B 的匀强磁场中，导线受到的安培学生思维发散：当 v v 与 B B 既不垂直，又不平行时，洛伦兹力的大小又如何求?提示：可将磁感强度或速度分解，设当粒子运动方向与磁感应强度方向成时,F=qvBsinF=qvBsin，此问题教学大纲不做要求，有兴趣的同学课下再探讨。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：洛伦兹力对运动的电荷是否做功？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

11、 知识在现代科技中有着广泛的应用。显像管的工作原理（1 1）原理：应用电子束磁偏转的道理9（2 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102102 页）讨论分析问题，并总结出洛伦兹力的特点培养学生运用知识和总结规律的能力小结通过本节课的学习你有什么收获？（培养学生善于反思、总结的习惯）。课后作业1.1.当运动电荷的速度 v v 与磁感应强度 B B 的夹角为9时,导出运动电荷所受洛 伦兹力的公式.2.2.课外阅读了解显像管的工作原理，并将其与示波器的工作原理进行比较.3.3.安培力可以做功，而洛伦兹力永远不做功，而安培力又是洛伦兹力的宏 观表现，这两个结论不矛盾吗？（做为本周课下探讨课题，时间一个周）