運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力教學(xué)設(shè)計(jì)

1、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力教學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力教學(xué)設(shè)計(jì)【 教學(xué)設(shè)計(jì)思路】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3 1 第三章第五節(jié)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力既是安培力知識(shí)的延續(xù)，又是下一節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的鋪墊。高二的學(xué)生已具有一定的觀察能力和邏輯推理能力，對(duì)現(xiàn)象猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等科學(xué)研究方法有一定的基礎(chǔ)，本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)各種問(wèn)題情景、引導(dǎo)， 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生思維。學(xué)生通過(guò)討論，體驗(yàn)科學(xué)探究的方法和過(guò)程，對(duì)物理知識(shí)能有進(jìn)一步的理解， 從而把傳授知識(shí)與能力的培養(yǎng)有機(jī)的結(jié)合在一起，讓學(xué)生掌握分析研究物理的基本方法與技能，為日后的學(xué)習(xí)及進(jìn)行其它問(wèn)題探究奠定基礎(chǔ)?！?教

2、學(xué)目標(biāo)】1知識(shí)與技能：知道什么是洛倫茲力，會(huì)判斷洛倫茲力的方向；知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程；會(huì)利用本節(jié)課學(xué)的知識(shí)簡(jiǎn)單解釋電視顯像管的工作原理。2過(guò)程與方法：通過(guò)對(duì)安培力微觀本質(zhì)的猜測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測(cè)能力；通過(guò)推導(dǎo)洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力；通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。3情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、推理能力。激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)學(xué)習(xí)、探索宇宙的欲望?！?教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力大小計(jì)算。難點(diǎn)：洛倫茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程?！?實(shí)驗(yàn)器材及教學(xué)媒體的選擇與使用】陰極射線管、多媒體投影系統(tǒng)【 教學(xué)方法】講授法、實(shí)驗(yàn)法

3、、討論法。教學(xué)過(guò)程】引入新課：觀看神奇的極光短片。請(qǐng)問(wèn)這些美麗的極光一般出現(xiàn)在什么區(qū)域？（地球的南、北極地區(qū)）簡(jiǎn)單介紹極光，并提出疑問(wèn)：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否受到力作用？是什么力？方向如何？大小如何？帶著一些列的疑問(wèn)我們走進(jìn)課堂。出示教學(xué)目標(biāo)復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、 安培力的大小和方向。2、 電流是怎樣形成的？它的微觀表達(dá)式是什么？（式中各量的意義）。一、探究：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否受到力的作用？1、現(xiàn)象：極光短片2 、猜想：受力？不受力？3 、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：（ 1）陰極射線管介紹：燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)形成的電子流。電子轟擊到“7”字型長(zhǎng)條的熒光屏上，激發(fā)熒光，顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。

4、（ 2）演示：在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)提問(wèn)：電子束的直線運(yùn)動(dòng)說(shuō)明了什么？電子不受力的作用。將蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。提問(wèn)：電子束的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明了什么？電子受到力的作用。4 、結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，猜想成立。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用叫洛倫茲力。之所以叫洛倫茲力是為了紀(jì)念荷蘭物理學(xué)家洛倫茲。洛倫茲力既然是一個(gè)力，那我們應(yīng)該研究它的什么呢？方向、大小。二、探究洛倫茲力的方向1 問(wèn)題： 洛倫茲力方向如何判斷？2 猜想：左手定則？右手定則？3 理論分析：引導(dǎo)學(xué)生思考安培力與洛倫茲力之間的關(guān)系：電流是由定向運(yùn)動(dòng)的電荷所形成的，安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力（洛倫茲

5、力）的宏觀表現(xiàn)4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證再次觀看演示實(shí)驗(yàn)，改變磁場(chǎng)方向，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生猜想洛倫茲力的方向跟什么因素有關(guān)？2。提出猜想：洛倫茲力的方向可能可以用左手定則判定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：進(jìn)一步觀察電子束垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)，并改變磁場(chǎng)方向。在黑板上作圖表示，驗(yàn)證洛倫茲力的方向是否可以用左手定則判定。設(shè)計(jì)思想：體現(xiàn)物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究最基本的思維方法：分析推理猜想實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)洛倫茲力的方向的判斷左手定則的具體內(nèi)容：伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線穿入手心， 若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那

6、么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向， 若四指指向是負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。（強(qiáng)調(diào)：四指指向是負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向）三、洛倫茲力大小的探究安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，兩者方向判斷方法相同，大小是否也存在某種聯(lián)系？能否通過(guò)電流受到的安培力導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力的大小呢？點(diǎn)撥學(xué)生：建立物理模型，注意分析問(wèn)題情景的關(guān)鍵點(diǎn)。問(wèn)題情景：設(shè)有一段橫截面積為S的通電導(dǎo)線，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為 q,定向移動(dòng)的平均速率為 v,取時(shí)間t內(nèi)電荷經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的導(dǎo) 體為研究對(duì)象（應(yīng)先建立物理模型（教材圖3 5 3），再循序漸進(jìn)有條

7、理地推導(dǎo)，這一個(gè)過(guò)程可放手讓學(xué)生完成，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。）1在時(shí)間t 內(nèi)的通過(guò)截面的粒子數(shù)為多少？（N=nvSt）2算出q 與電流 I 的關(guān)系？（I=nqvS ）3 導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線受到的安培力有多大？（ F 安 =BIL）4安培力F 安可以看做是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛倫茲力F 的合力，則每個(gè)電荷所受的洛倫茲力多大？（F 洛 =qvB）設(shè)計(jì)思想：這是本課的難點(diǎn)，結(jié)合教材中的思考與討論、根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，設(shè)置四個(gè)小問(wèn)題讓學(xué)生依次去探究，這樣就為生學(xué)生提供解決問(wèn)題的邏輯線索，降低解決問(wèn)題的難度，鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力。在推理過(guò)程中，滲透宏

8、觀世界與微觀世界的聯(lián)系，以及解決物理問(wèn)題的一種思想（通過(guò)設(shè)置一些中間量，最后將其消掉得出我們所需要的結(jié)論）。（巡視學(xué)生推導(dǎo)情況并進(jìn)行根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)點(diǎn)評(píng)學(xué)生的成果，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論）提問(wèn)：該公式F 洛 =qvB 的適用條件是什么？（電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直）當(dāng)v/B時(shí)，F(xiàn)洛=0 （類(lèi)比安培力，B/ L時(shí)F安=0）學(xué)生思維發(fā)散：當(dāng)v 與 B 既不垂直，又不平行時(shí)，洛倫茲力的大小又如何求？（處理方法類(lèi)比安培力：將磁感強(qiáng)度或速度分解，設(shè)當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成。時(shí)，F(xiàn)洛=qvBsin 0。此問(wèn)題教學(xué)大綱不做要求，有興趣的同學(xué)課下再探討。）設(shè)計(jì)思想：將安培力和洛倫茲力的大

9、小關(guān)系作比，既能自然地推倒出洛倫茲力的大小問(wèn)題，又能將洛倫茲力和安培力的處理方法有效統(tǒng)一，提高教學(xué)效率。四、洛倫茲力的實(shí)際應(yīng)用理論來(lái)自于實(shí)踐，更要服務(wù)于實(shí)踐。1既然我們已經(jīng)知道的洛倫茲力大小和方向的判斷方法，請(qǐng)學(xué)生試著分析地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋作用和極光為什么總是出現(xiàn)在兩極？（地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，兩極地區(qū)最弱）。同時(shí)可請(qǐng)兩位學(xué)生分別扮演地球和從宇宙射來(lái)的帶電粒子，模擬帶電粒子在地磁場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)情況。設(shè)計(jì)思想：聯(lián)系實(shí)際，照應(yīng)開(kāi)頭。學(xué)生的角色扮演一方面可活躍課堂氣氛，另一方面有利于學(xué)生的空間判斷能力的培養(yǎng)。2電視顯像管的工作原理（ 1）原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理

10、。（ 2）構(gòu)造：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成，介紹各部分的作用。按照課本“思考與討論”，學(xué)生分組討論，得出結(jié)論。設(shè)計(jì)思想：學(xué)生分組討論電視顯像管的工作情況，即是對(duì)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用的一種具體應(yīng)用，也能讓學(xué)生與課本、學(xué)生與學(xué)生間充分對(duì)話，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和總結(jié)規(guī)律的能力?！?課堂小結(jié)】（讓學(xué)生去總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。洛倫茲力的方向：左手定則洛倫茲力大?。弘姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，F(xiàn) 洛 =qvB電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，F(xiàn) 洛 =0當(dāng)v與B既不垂直，又不平行時(shí)，F(xiàn)洛=qvBsin 0【 課外探究，發(fā)散思維】讓學(xué)生根據(jù)所本節(jié)所學(xué)的知識(shí)去探究生活和科技中還有哪些應(yīng)用洛倫茲力的例子，課后進(jìn)行交流。這樣設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，開(kāi)闊學(xué)生的視野，使