磁场对运动电荷的作用.doc

“磁场对运动电荷的作用”教学设计
一、教学内容：
本节是普通高中课程标准实验教科书选修3-2第三章“磁场”的第五节“磁场对运动电荷的作用”。主要教学内容：1、认识洛伦兹力:通过复习回顾“安培力”、“电流”等概念,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、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、洛伦兹力的大小:由安培力公式f=bil从理论上导出洛伦兹力公式f=qvb。4、洛伦兹力的应用：电视显象管原理、极光等等。
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力,对现象——猜想——实验验证、理论推导——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，促进学生积极思考。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起。让学生掌握分析、研究问题的方法。
三、教学设计思想：
以新的物理课程标准教学理念为指导,以知识为载体，能力为目标，在学习与探索过程中积极地主动地获取知识，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，为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。
四、教学目标：
（一）、知识与技能：
1、知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时，电荷受到的洛伦兹力最小；电荷运动方向与磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大，大小等于qvb。
2、知道安培力与洛伦兹力的关系与区别。
3、会用公式f=qvb解答有关问题。
4、会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题。
（二）、过程与方法：
1、通过对洛伦兹力大小和方向的推导和判断过程，培养学生一种：推理——假设——实验验证的重要物理思维方法。
2、通过应用洛伦兹力分析和解决问题，培养学生综合分析问题的能力。
（三）、情感与价值观：提高学生热爱科学，严谨的科学态度。
五、重点与难点：
重点：1、理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。
2、洛伦兹力的方向判断，以及公式f=qvb的相关应用。
难点：1、洛伦兹力公式f=qvb的推导及适用条件。
2、洛伦兹力在力学上的综合应用。
六、教学过程：
（如下表）
教学
环节
教学内容及活动
设计意图
活动时间
教师活动
学生活动
情境导入
展示美丽的极光图片。
提问：知道屏幕上显示的是什么自然现象吗？
你们在生活中见过这样的自然现象？
老师阐述：其实，美丽的极光只会出现在地球的南、北极附近上空而不会在赤道附近上空出现，想知道这其中的原因吗？请同学们认真学习第十五章第四节《磁场对运动电荷的作用》,由此引入课题。
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。

2
分钟
认识洛伦兹力
复习回顾“安培力”、“电流”等概念。
引导学生猜想：磁场对运动电荷会有力的作用吗？
演示实验并介绍实验原理
(1).提问：运动电荷从何而来？阴极射线管，也叫电子射线管，由阴极、阳极、狭缝、荧光屏构成。它不能自发地产生电子，但在它的两端加上高压电以后,从阴极激发出电子，在阴阳两极的高压作用下，使电子加速，形成电子束，管中的长条形荧光屏不完全和玻璃管的轴线平行,电子束运动过程中不断有电子打在屏上,屏上涂有荧光粉,受电子打击可以发光。从而屏上能显示出电子束的运动轨迹。
(2).演示:在没有外磁场时，电子束沿直线运动;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）.结论：磁场对运动电荷有力的作用,这个力叫洛伦兹力。
洛伦兹是伟大的荷兰物理学家，是他最先提出这一观点的，他是经典电子论的创立者，提出了洛伦兹变换公式，并于1902年获得了诺贝尔物理学奖。
引:洛伦兹力既然是一个力,那我们可以从它的方向、大小等方面去研究它。
（1）从理论上进行分析并提出合理猜想。
（2）观看演示实验并分析实验现象,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。
6
分钟
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?
电流是由电荷的定向移动形成的，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）安培力的方向如何判定？
（2）电流方向与电荷运动方向的关系？
（3）安培力的方向与洛伦兹力方向的关系？
（4）洛伦兹力的判定方法？
提出:判定方法----左手定则
引导学生总结洛伦兹力的方向的判断——左手定则的具体内容（多媒体展示左手放置方法及代表的含义）。
伸出左手，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。
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。让学生动手操作，验证判断方法。
课堂练习一：（略）

1、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、观察实验现象看是否与理论推导相符合。
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——得出结论——实验验证。

8
分钟

洛伦兹力大小的探究
安培力是洛伦兹力的宏观表现，安培力的大小用f=bil计算，那如何来定量地描述洛伦兹力的大小呢？
运用多媒体展示通电导体内部的微观电荷。
点拔学生注意分析问题情景的关键点。
问题情景：
1．设有一段长度为l的通电导线,横截面积为s,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.则导线中的电流i等于多少?（i=nqvs）
2．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=bil）
3．这段导线中含有的运动电荷数为多少？（n=nls）
4．安培力f安可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）
让学生独立推导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
提出：使用该公式计算时，各物理量的单位分别取
（f（n）、q(c)、v(m/s)、b(t)）
提问：1、运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用吗？2、该公式的适用条件是什么？3、当 既不垂直，又不平行与 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，得出一般表达式。
课堂练习二：（略）
学生讨论、动手推理并上台展示成果。
培养学生自主探究的能力，培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。
13分钟

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
思考与讨论：
1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？
2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？
3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
结论：1、洛伦兹力的方向垂直于v和b组成的平面,洛伦兹力永远与速度方向垂直。
2、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
3、洛伦兹力对电荷不做功。
总结：当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力对电荷只起向心力的作用。
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。洛伦兹力的知识在现代科技中有着广泛的应用。
1. 介绍电视显象管工作原理。
2. 介绍极光产生原因及为什么在赤道附近看不到极光的原因。
1、讨论分析问题，并总结出洛伦兹力的特点。
2、了解洛伦兹力在生活中的实际应用。
培养学生运用知识和总结规律的能力。
8
分钟
小结

一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。
二、方向：左手定则（注意正、负电荷的不同点）。
三、大小：f=qvb(注意适用条件)。
四、应用。
进行总结
培养学生善于反思、总结的习惯。
2
分钟
课后作业

见《作业纸》

引导学生在课后应对课堂知识进行巩固训练。
1
分钟
七：学习评价表
 评价内容（分值）
具体指标
量化等级分值
得分
优
良
中
差

学生的课堂活动
（60分）
学习目的明确，学习态度端正，探知欲强
10
8
6
4

学生自主探究问题的能力
20
16
12
8
表达能力及完成任务和掌握知识的情况
30
24
18
12

合作能力
（30分）
学习过程中与小组其他成员合作意识好，尊重他人观点并能清晰表达自身观点。
20
16
12
8

小组成员之间相互积极交流，取长补短，关系融洽。
10
8
6
4
自学能力（10分）

具有独立研究问题的能力
5
4
3
2

课外作业完成质量高，知识掌握较好
5
4
3
2