磁场对运动电荷的作用力教学设计.docx

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磁场对运动电荷的作用力教学设计

磁场对运动电荷的作用力教学设计

　　《磁场对运动电荷的作用力》是物理选修3-1第三章“磁场”的内容，本章讲述磁场的基础知识，它是高中物理电磁学基础。

以下是本人为你整理的磁场对运动电荷的作用力教学设计，希望能帮到你。

　　《磁场对运动电荷的作用力》教学设计

　　【教学目标】

　　知识与技能

　　1.知道洛伦兹力的含义，知道影响洛伦兹力的因素。

　　2.会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。

（重点）

　　3.了解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，知道磁场的强弱和带电粒子的速度都能影响带电粒子的运动轨迹。

　　4.了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。

　　过程与方法

　　1.通过演示实验，培养观察能力。

　　2.通过讨论带电粒子在匀强磁场中的运动方式，培养分析综合能力

　　情感态度价值观

　　1.体会科学研究的基本方法：

推理—猜想—实验验证。

　　2.通过带电粒子在科技、生产、生活中的应用，培养热爱科学的价值观。

　　（知道—了解—会）

　　【教学过程】

　　一、引入新课

　　1.安培力的定义：

磁场对通电导线的作用力。

　　2.安培力方向的判断：

左手定则。

　　3.电流是如何形成的：

电荷（带电粒子）的定向移动形成的。

　　（问）如图所示，判断安培力方向：

　　××××××××××××××××××××××××

　　（答）根据左手定则，安培力方向向右。

　　（问）磁场对电流有力的作用，电流是电荷的定向移动形成的，由此自然会想到：

这个力可能是作用在运动电荷上的，而作用在导线上的安培力只是磁场对运动电荷作用力的宏观表现。

　　这个电流是不是每一部分都受到磁场的力的作用?

　　如果把这根导线无限微小的分割，物体的组成最小部分是原子，会不会是每一个原子都受到了磁场的作用?

宏观的表现就是安培力吗?

原子可以再分，可以分为带正电荷的部分和带负电荷的部分，是正电荷的部分还是负电荷的部分提供了这个最小的分力?

还是他们都受到力?

　　运动电荷在磁场中是否受到力的作用?

（猜测：

受力）

　　演示：

电子束在磁场中的偏转，介绍阴极射线管，从阴极发射出来的点子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束轰击到长条形的荧光屏幕上，激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹（即电荷，带电粒子的运动轨迹）。

　　运动电荷就像水龙头喷出的水流一样，可以根据水流的形状描述水滴的运动轨迹。

　　这节课通过电子束的形状，描述带电粒子在磁场中的运动轨迹。

　　演示实验现象：

在没有外加磁场时，电子束沿直线运动;如果把射线管放在磁铁的两极间，电子束发生了弯曲偏转。

　　实验结论：

运动电荷确实受到了磁场力的作用。

　　小结：

物理学上，把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。

　　[1、洛伦兹力：

运动电荷在磁场受到的力叫洛伦兹力。

]

　　安培力——磁场对电流的作用

　　宏观表现果

　　微观原因因

　　洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用

　　小结：

安培力是洛伦兹力的宏观表现

　　[安培力是洛伦兹力的宏观表现。

]

　　练习：

　　判断下列说法是否正确：

　　1.电荷在磁场中一定受到洛伦兹力作用。

（错）

　　2.电荷在电场中一定受到电场力作用。

（对）

　　3.运动电荷在磁场中受到安培力作用。

（错）

　　2、洛仑兹力方向的判断

　　安培力的方向可以用左手定则判断，洛伦兹力的方向是否也可以用左手定则判断?

如果用左手定则判断，需要对应做出改进。

　　左手定则：

伸出左手，拇指和其余四指垂直，且处于同一平面，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向正电荷运动（电流）的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷受力的方向。

　　实验验证：

阴极射线管

　　阴极射线管：

一端接高压直流电源正极，另一端接负极（左负右正），通电后，负极激发出的电子向正极运动，形成电子束。

电子束打到光屏上，显示了电子束的运动轨迹。

当没有外加磁场的时候，电子束作直线运动。

　　当外加向前的磁场，电子束如何偏转?

　　猜想：

向上。

　　实验验证其正确性。

　　小结：

洛伦兹力方向可以用左手定则来判定，电子束向下偏转。

于我们的猜想相反。

　　（问）为什么实际中电子束的偏转方向于我们猜想的相反?

　　（答）因为四指所指的方向是正电荷运动的方向，而电子束是由电子组成的，所以方向相反。

　　[2、用左手定则判定洛伦兹力方向]

　　练习：

　　判断洛仑兹力方向

　　小结：

遇到带负电的粒子，先让四指指向与运动方向相反的方向。

　　[遇到负电荷，四指指向负电荷运动方向相反的方向。

]

　　小结：

洛伦兹力方向与电荷运动方向垂直，与磁场方向垂直。

　　[洛伦兹力方向与电荷运动方向垂直，与磁场方向垂直。

]

　　洛伦兹力方向与电荷运动方向时刻垂直，即只改变速度的方向，不改变速度的大小，粒子的动能没有改变，也可以说粒子在力的方向上没有位移，所以洛伦兹力不做功。

　　[洛伦兹力对带电粒子不做功。

]

　　3、电子束的磁偏转—运动电荷在磁场中的运动轨迹

　　在阴极射线管中，电子束在磁场中发生偏转，下面请进一步观察。

　　演示1：

阴极射线管，电子束的方向与磁场方向平行时，

　　（推断：

电子束不发生偏转），

　　电子束不发生偏转。

　　演示2：

洛伦兹力演示仪，其原理与阴极射线管相似，从负极发射电子，形成水平向左的电子束，玻璃球外面的线圈提供垂直于竖直面向内的匀强磁场，此时，磁场的方向与电荷运动的方向垂直，

　　（推断，电子束的运动径迹。

初步推断洛伦兹力的方向时刻垂直于电荷运动的方向，对电荷不做功，根据动能定理，运动的速率不变，洛伦兹力只改变粒子的运动方向，这时洛伦兹力的大小是F=qvB不变，方向总与粒子的运动方向垂直指向圆心，电子做匀速圆周运动），

　　在外加垂直方向匀强磁场时，电荷做匀速圆周运动。

　　小结：

1.电荷运动方向与磁场方向平行，运动轨迹是直线;

　　2.电荷运动方向与匀强磁场方向垂直，电荷做匀速圆周运动。

　　[3、电子束的磁偏转—运动电荷在磁场中的运动轨迹

　　1.电荷运动方向与磁场方向平行，运动轨迹是直线;

　　2.电荷运动方向与匀强磁场方向垂直，电荷做匀速圆周运动。

]

　　通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度，通过改变线圈中电流的强弱，可以改变磁感应强度的大小。

　　调整演示仪，可以观察到，电子速度越大，圆周运动半径越大;磁场越强，半径越小。

　　小结：

电荷的速度，磁场的强弱，影响电荷作匀速圆周运动的半径。

　　[电荷的速度，磁场的强弱，影响电荷作匀速圆周运动的半径。

]

　　4、显像管的工作原理，宇宙射线与极光

　　【课堂小结】

　　知识与技能

　　1知道洛伦兹力的含义，知道影响洛伦兹力的因素。

　　2会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。

（重点）

　　3了解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，知道磁场的强弱和带电粒子的速度都能影响带电粒子的运动轨迹。

　　4了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。

　　过程与方法

　　1通过演示实验，培养观察能力。

　　2通过讨论带电粒子在匀强磁场中的运动方式，培养分析综合能力

　　情感态度价值观

　　1体会科学研究的基本方法：

推理—猜想—实验验证。

　　2通过带电粒子在科技、生产、生活中的应用，培养热爱科学的价值观。

　　【板书设计】

　　四、磁场对运动电荷的作用

　　1、洛伦兹力

　　1.洛伦兹力：

运动电荷在磁场受到的力叫洛伦兹力。

　　2.安培力是洛伦兹力的宏观表现。

　　2、洛伦兹力方向

　　1.用左手定则判定洛伦兹力方向

　　2.遇到负电荷，四指指向负电荷运动方向相反的方向。

　　3.洛伦兹力方向与电荷运动方向垂直，与磁场方向垂直。

　　4.洛伦兹力对带电粒子不做功。

　　3、电子束的磁偏转—运动电荷在磁场中的运动轨迹

　　1.电荷运动方向与磁场方向平行，运动轨迹是直线;

　　2.电荷运动方向与匀强磁场方向垂直，电荷做匀速圆周运动。

　　3.电荷的速度（正），磁场的强弱（反），影响电荷作匀速圆周运动的半径。

　　4、显像管的工作原理　宇宙射线　极光

　　《磁场对运动电荷的作用力》说课稿

　　一、教材分析

　　我说课的题目是“磁场对运动电荷的作用力”选自2007年人教版物理选修3-1第三章“磁场”第五节的内容，是本章的重点内容之一;本章讲述磁场的基础知识，它是高中物理电磁学基础，本节的主要内容是什么是洛仑兹力、洛伦兹力的方向判定和大小的计算。

它是在安培力基础上，进一步形成新的知识点，又是带电粒子在磁场中运动的知识准备，而通过本节学习，在掌握知识的基础上，还可以提高学生的分析、推理和推导能力，发展他们综合运用知识的能力。

安培力的学习，是本课新知识学习的必备基础。

学生经过前面学习发展的空间想象能力是学习洛仑兹力方向的能力基础。

而本节还要应用电学中学过的电流强度的微观表达式，及电场力的知识;另外还要应用高一平衡状态知识。

对学生综合运用知识的能力要求很高。

此外演示实验直接使学生参与到探究知识的过程，体验学习物理的乐趣。

　　二、教学目标

　　为了提高全体学生的科学素质，从三维目标培养学生，根据新课改精神，结合新课标提出以下教学目标：

　　1.知识与技能

　　1）知道什么是洛伦兹力。

　　2）利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。

　　3）知道洛伦兹力大小的推理过程。

　　4）掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

　　5）了解电视机显像管的工作原理。

　　2.过程与方法

　　1）通过演示实验，培养学生的观察能力。

　　2）通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。

　　3.情感、态度与价值观

　　让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：

“推理—假设—实验验证”

　　三、重点难点

　　1、教学重点

　　1）利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

　　2）掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

　　2、教学难点

　　1）利用F安=BIL和I=nqvS推导出洛仑兹力的公式F洛=qvB。

　　2）洛伦兹力方向的判断。

　　四、教学方法

　　物理学是以实验为基础的，重在启发思维，教学方法让学生在老师的指导下，通过演示实验使学生感受到磁场可以使运动的电荷发生偏转，并引导学生根据现象分析原因，使学生体验发现知识的乐趣，使学生全面了解教材。

因此，这节课可采用综合运用直观演示、讲授、讨论等手段多种教学方法。

在教学中，加强师生间的双向互动环节，启发引导学生积极思维。

　　五、学习方法

　　学生是课堂的主体，现代教育更重视在教学中对学生的学法指导，本节课教学过程中要注意以安培力的知识为基础，引导学生对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力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用理解。

在实验中找出磁场对运动电荷的作用力的规律。

巧用提问，评价激活学生的积极性调动起课堂活跃气氛，让学生在轻松，自主，讨论的学习环境下完成学习任务。

最后让学生自由发言，举出生活中一些有关洛仑兹力应用的例子，做到，在从实践到理论，从理论到实践。

　　六、教学程序

　　从以上分析，教学中以了解、学习研究物理问题的方法为基础，掌握知识为中心，培养能力为方向，紧抓重点突破难点，设计教学程序如下：

　　1、新课导入（这部分教学大约需要3、4分钟）

　　（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面提出问题：

（1）判定安培力的方向和计算安培力的大小?

学生自由回答

（2）电流是如何形成的?

学生自由回答，

　　（3）磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么?

启发学生体验思考，让学生的思维进入新课的轨道。

　　2、新课教学（这部分教学大约需30分钟）

　　由此我们就会想到：

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力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。

　　从演示实验中可以观察到：

阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用，这一力称为洛仑兹力.

（一）洛仑兹力的方向

　　根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意四指应指向正电荷的运动方向;若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直.

（二）洛仑兹力的大小

　　根据通电导线所受安培力的大小F=BIL，结合导体中电流的微观表达式I=nqvs，让学生推导出：

当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小F=qvB，如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时，即当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗?

同学们分组展开讨论，最后得出结论F=qvBsinθ。

当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力.带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关.

　　运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生变化，其运动方向会发生偏转.请同学们思考，洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗?

洛仑兹力对带电粒子是否做功?

教师引导学生分析得：

洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。

（二）电视显像管的工作原理

　　引导学生阅读教材，通过与学生互动交流的方式得出电视显像管的工作原理

　　3、巩固与练习

　　为使学生所学知识具有稳定性，并使知识顺利迁移，在本节课上安排5～8分钟的时间进行巩固和练习，具体做法是：

先留2分钟时间让学生回顾一下课本和黑板上的知识内容，接着做几个练习，然后评讲。

　　4、课堂小结

　　对本节课所学的主要知识做一个简单的总结，以加深学生对知识结构的印象

　　5、布置作业

　　完成P98“问题与练习”第1、2、5题。

书面完成第3、4题。

　　在以上设计中，我力求“以学生发展为本”的教学理念，积极倡导“自主探究”的学习方式，落实以学生为主体地位，促进学生主动学习。

当然实际教学中，还要根据学生的需要和课堂上的实际情况及时调整学习活动，不断反思和总结。

在此，还请各位领导、同行提出宝贵意见，谢谢大家。

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