人教版選修11 2.4 磁場對運(yùn)動電荷的作用 教案.doc

2.4 磁場對運(yùn)動電荷的作用 教案一教學(xué)設(shè)計思路新課程倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)與社會、生活實(shí)踐的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)對過程和方法的學(xué)習(xí)。為了讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，在這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計中我改“講”為“學(xué)”，把教學(xué)重點(diǎn)由學(xué)習(xí)物理知識變?yōu)樘剿髦R的過程。以適時的、有針對性的設(shè)疑提問讓學(xué)生主動思考，大膽“猜想”，繼而分析“猜想”；通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“猜想”的正確性，得出結(jié)論；再把結(jié)論變成教學(xué)過程的動態(tài)延伸，既給學(xué)生提供積極思維的時間和空間，又在探索知識的過程中培養(yǎng)學(xué)生掌握、分析、更新知識的能力。二教學(xué)目標(biāo) 1知識與技能2過程與方法經(jīng)歷由宏觀現(xiàn)象推知微觀機(jī)制的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评磉^程；通過實(shí)驗(yàn)探究、理論推導(dǎo)過程教會學(xué)生分析洛倫茲力方向及大小的方法。3情感態(tài)度與價值觀體會物理學(xué)的邏輯美、規(guī)律的統(tǒng)一美；聯(lián)系生活、感受自然奇觀。三教學(xué)儀器多媒體、陰極射線管、洛倫茲力演示儀四教學(xué)過程（一）課題引入1極光視頻2電視圖象變形視頻3引入課題要解決上述兩個問題，我們的鑰匙就是：磁場對運(yùn)動電荷的作用（板書）。（二）新課教學(xué)1運(yùn)動電荷在磁場中受力引導(dǎo)學(xué)生回顧：（1）什么叫安培力？怎樣計算安培力的大小？如何判斷安培力的方向？（2）電流是怎樣形成的？你還記得電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式嗎？由電流的形成原因和磁場對電流的作用，你想到了什么？請同學(xué)們猜一猜：運(yùn)動電荷在磁場中會受到作用力嗎？看一看：電子射線管實(shí)驗(yàn)（展示：陰極射線管實(shí)物、課件）師：陰極射線管內(nèi)已經(jīng)抽成真空，當(dāng)左右兩個電極按標(biāo)簽上的極性接上高壓電源時，陰極就會發(fā)射電子，并且在電場力加速下飛向陽極當(dāng)電子束掠射到熒光屏上時，熒光屏就顯示出電子束的軌跡。演示：沒有磁場時電子束是一條直線（如圖2）。如圖3所示，用一個蹄形磁鐵在電子束的路徑上加一磁場，嘗試不同方向的磁場對電子束徑跡的不同影響，直至出現(xiàn)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)。師：看來，磁場對運(yùn)動電荷的確有作用力，科學(xué)家把這一作用力稱為“洛倫茲力”。 （3）介紹lorentz：洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，1902年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié)”。2探究洛倫茲力的方向理論推導(dǎo)：安培力是磁場對電流的作用力，而電流又是電荷的定向移動形成的，故洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力。猜想：磁場對電流的作用力其實(shí)質(zhì)是磁場對運(yùn)動電荷的作用力；洛倫茲力的方向可用左手定則判定。想一想：如何利用左手定則判斷正、負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向？（提示：電流的方向?yàn)檎姾傻囊苿臃较颍?）洛倫茲力的方向、左手定則：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（看一看）：實(shí)驗(yàn)中電子束的偏轉(zhuǎn)方向與根據(jù)左手定則判斷的方向是否一致。小結(jié)：安培力和洛倫茲力在本質(zhì)上屬同一種力；安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。（2）思考一：洛倫茲力的方向與帶電粒子的運(yùn)動方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)動的速度有什么影響？洛倫茲力對帶電粒子所做的功是多少？（3）結(jié)論：洛倫茲力的方向垂直于v和b組成的平面，洛倫茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直；洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大??；洛倫茲力對電荷不做功。3探究洛倫茲力的表達(dá)式如圖5，設(shè)有一段長為l、橫截面積為s的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為1，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，求：（1）電流強(qiáng)度i。（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。（4）每個電荷所受的洛倫茲力。（讓學(xué)生推導(dǎo)：選擇具有代表性的學(xué)生，把他的推導(dǎo)過程用實(shí)物投影儀展示到大屏幕上，再請這位學(xué)生簡述推導(dǎo)過程。）導(dǎo)線中的電流為inqsv，所受到的安培力為fbilbnqsvl，運(yùn)動電荷的總數(shù)為nnsl，單個運(yùn)動電荷所受到的作用力為flf/n，亦即洛倫茲力大小為flqvb。思考二：a公式flqvb成立的條件是什么？b運(yùn)動電荷在磁場中是否一定受洛倫茲力的作用？c洛倫茲力的大小與哪些因素有關(guān)？d你能寫出洛倫茲力的一般表達(dá)式嗎？例：某帶電粒子的電量為q10-14c，以速率v106m/s垂直射入b10-2t的勻強(qiáng)磁場中，求它受到的洛倫茲力fl多大？若v與b不垂直呢？讓學(xué)生討論、解答，教師點(diǎn)評、分析、糾錯，小結(jié)。（1）洛倫茲力大小的計算：a當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向垂直（vb）時，flqvb。b當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行（vb）時，電荷不受洛倫茲力。c當(dāng)電荷的運(yùn)動方向v與磁場方向成角時，flqvbsin。4應(yīng)用（1）極光現(xiàn)象極