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

-.z.高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)選修3-1第三章第5節(jié)"運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力"17號(hào)選手2016年10月27日教師格言：因材施教、教學(xué)相長(zhǎng)第三章磁場(chǎng)3.5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力*新課標(biāo)要求〔一〕知識(shí)與技能1、知道什么是洛倫茲力。2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。3、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程。4、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。5、理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。6、了解電視機(jī)顯像管的工作原理?！捕尺^(guò)程與方法通過(guò)洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力?！踩城楦?、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最根本的思維方法：“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證〞*教學(xué)重點(diǎn)1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。2、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。*教學(xué)難點(diǎn)1、理解洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。2、洛倫茲力方向的判斷。*教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、講述法、分析推理法*教學(xué)用具：電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片一、引入新課教師：讓全體同學(xué)1,觀看衛(wèi)視的極光視頻，2、觀看磁場(chǎng)對(duì)示波器圖像的影響。［演示實(shí)驗(yàn)］用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。如圖3.5-1教師：說(shuō)明電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來(lái)電子，在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在沒有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。學(xué)生分析得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。二、進(jìn)展新課1、洛倫茲力的方向教師講述：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受到的力叫安培力，電荷的定向移動(dòng)形成電流，運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為洛倫茲力，推理和猜測(cè)：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)問(wèn)題：安培力的方向用左手定則判定，則洛倫茲力的方向能不能也用左手定則來(lái)判定呢？實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：〔投影〕學(xué)生觀察結(jié)論：洛倫茲力的方向也用左手定則來(lái)判定左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，則，大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，則拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。回到導(dǎo)學(xué)案：［投影片出示練習(xí)題］〔1〕試判斷以下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向。甲乙丙丁學(xué)生解答：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中負(fù)電荷所受的洛倫茲力方向向上；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向紙；丁中負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙外2、洛倫茲力的大小教師：現(xiàn)在我們來(lái)研究洛倫茲力的大小。思考與討論：長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為s的直導(dǎo)線，單位體積的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。①，求導(dǎo)線中自由電荷的總數(shù)和總電量？N=SLnQ=qN=qsLn②、導(dǎo)線中的自由電荷以速度為V做定向運(yùn)動(dòng)形成電流。求自由電荷從導(dǎo)線一端運(yùn)動(dòng)到另一端的時(shí)間？通過(guò)導(dǎo)線的電流？③、求導(dǎo)線受到的安培力大??？根據(jù)F=Nf,求出導(dǎo)線中每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力f？結(jié)論：洛倫茲力的大小=1\*GB3①當(dāng)v⊥B時(shí),f=qvB②當(dāng)v∥B(V=0)時(shí)，f=0〔電荷不受洛侖茲力作用〕③當(dāng)v與B之間有一定夾角θ時(shí)，f=qvBsinθ思考與討論：圖為地磁場(chǎng)的分布圖，地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道和兩極哪里強(qiáng)？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)最弱思考：你能解釋為什么極光只在兩極出現(xiàn)了嗎？學(xué)生用左手定則解釋3.洛倫茲力的特點(diǎn)〔1〕、洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁場(chǎng)和速度所組成的平面。〔2〕、洛倫茲力對(duì)電荷不做功，即不改變速度的大小，只改變速度的方向。4、電視機(jī)顯像管的工作原理思考與討論：1〕．假設(shè)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的Ａ點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？2〕．假設(shè)要使電子束打在Ｂ點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？3〕．假設(shè)要使電子束打在熒光屏上的位置由Ｂ逐漸向Ａ點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？演示自制動(dòng)畫：幫助學(xué)生了解電視機(jī)顯像管工作原理小結(jié)：1、洛倫茲力的方向2、洛倫茲力的大小3、洛倫茲力的特點(diǎn)4、電視機(jī)顯像管的工作原理三、課后練習(xí)四、板書設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力—洛倫茲力1、洛倫茲力的方向：用左手定則判定2、洛倫茲力的大?。?1\*GB3①當(dāng)v⊥B時(shí),f=qvB②當(dāng)v∥B(V=0)時(shí)，f=0〔電荷不受洛侖茲力作用〕③當(dāng)v與B之間有一定夾角θ時(shí)，f=qvBsinθ3、洛倫茲力的特點(diǎn)：洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)方向，又垂直于速度方向，洛倫茲力不做功4、電視機(jī)顯像管的工作原理五、教學(xué)反思投影片出示練習(xí)題：練習(xí)1、電子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力是多大？學(xué)生分析求解，教師巡回指導(dǎo)：f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14N練習(xí)2、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球外表垂直的方向射向赤道上空的*一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將_______A．豎直向下沿直線射向地面B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)學(xué)生分析解答：B。地球外表地磁場(chǎng)方向由南向北，質(zhì)子是氫原子核帶正電，根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過(guò)程中受洛倫茲力方向向東。2、電視顯像管的工作原理教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材相關(guān)容，思考并答復(fù)以下問(wèn)題。電子束是怎樣實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的？在圖3.5－4中，如下圖：〔1〕要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？〔2〕要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？〔3〕要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？學(xué)生：思考并答復(fù)以下問(wèn)題：〔1〕要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該垂直紙面向外〔2〕要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該垂直紙面向里〔3〕要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。教師：電子打在熒光屏上只能有一個(gè)亮點(diǎn)，為什么整個(gè)熒光屏都能發(fā)光能？學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過(guò)程。〔三〕課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來(lái)、比擬黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)容，允許容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架?！菜摹硨?shí)例探究洛倫茲力的方向【例1】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B解析：根據(jù)左手定則，洛倫茲力垂直于B，也垂直于v，垂直于B與v所決定的平面，但B與v不一定垂直.答案：B【例2】如下圖的是磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖〔其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直〕。其中正確的選項(xiàng)是答案：D洛倫茲力的大小【例3】如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則A．假設(shè)電子從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)B．假設(shè)電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)C．假設(shè)電子從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)D．假設(shè)電子從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)解析：假設(shè)電子從右向左飛入，電場(chǎng)力向上，洛倫茲力也向上，所以上偏，B正確；假設(shè)電子從左向右飛入，電場(chǎng)力向上，洛倫茲力向下。由題意，對(duì)正電荷qE=Bqv，與q無(wú)關(guān)，所以對(duì)電子二者也相等，所以電子從左向右飛，做勻速直線運(yùn)動(dòng).答案：BD【例4】一個(gè)長(zhǎng)螺線管有電流，把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入〔假設(shè)不計(jì)重力影響〕，粒子將在管中A．做圓周運(yùn)動(dòng)B．沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C．做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：通電長(zhǎng)螺線管部的磁場(chǎng)方向始終與中軸線平行，帶電粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力，所以一直保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，正確答案是D。答案：D*課余作業(yè)完成P103“問(wèn)題與練習(xí)〞第1、2、5題。書面完成第3、4題。*教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的