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时间:2018-11-29
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1、《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计 【教学设计思路】 普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》既是安培力知识的延续,又是下一节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的铺垫。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──理论推导──实验验证等科学研究方法有一定的基础,本节课通过实验创设各种问题情景、引导,激发学生学习的兴趣,促进学生思维。学生通过讨论,体验科学探究的方法和过程,对物理知识能有进一步的理解,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
2、研究物理的基本方法与技能,为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。 【教学目标】 1.知识与技能: ①知道什么是洛伦兹力,会判断洛伦兹力的方向; ②知道洛伦兹力大小的推导过程; ③会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。 2.过程与方法: ①通过对安培力微观本质的猜测,培养学生的联想和猜测能力; ②通过推导洛伦兹力的公式,培养学生的逻辑推理能力; ③通过演示实验,培养学生的观察能力。 3.情感态度与价值观: 培养学生的科学思维和研究方法,培养学生的观察、分析、推理能力
3、。激发学生热爱学习、探索宇宙的欲望。 【教学重点、难点】 重点:洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。 难点:洛伦兹力计算公式的推导过程。 【实验器材及教学媒体的选择与使用】 阴极射线管、多媒体投影系统 【教学方法】 讲授法、实验法、讨论法。 【教学过程】 引入新课: 观看神奇的极光短片。 请问这些美丽的极光一般出现在什么区域?(地球的南、北极地区) 简单介绍极光,并提出疑问:运动电荷在磁场中是否受到力作用?是什么力?方向如何?大小如何?带着一些列的疑问我们走进课堂。出示教学目标复习提
4、问:1、安培力的大小和方向。2、电流是怎样形成的?它的微观表达式是什么?(式中各量的意义)。 一、探究:运动电荷在磁场中是否受到力的作用? 1、现象:极光短片 2、猜想:受力?不受力? 3、实验验证: (1)阴极射线管介绍:灯丝加热放出电子,电子在加速电场的作用下高速运动形成的电子流。电子轰击到“7”字型长条的荧光屏上,激发荧光,显示电子束的运动轨迹。 (2)演示: ①在没有外磁场时,电子束沿直线运动 提问:电子束的直线运动说明了什么? 电子不受力的作用。 ②将蹄形磁铁靠近电子射线管,发现
5、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? 电子受到力的作用。 4、结论:磁场对运动电荷有力的作用,猜想成立。 磁场对运动电荷有力的作用叫洛伦兹力。之所以叫洛伦兹力是为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。 洛伦兹力既然是一个力,那我们应该研究它的什么呢? 方向、大小。 二、探究洛伦兹力的方向 1.问题:洛伦兹力方向如何判断?2.猜想:左手定则?右手定则?3.理论分析:引导学生思考安培力与洛伦兹力之间的关系: 电流是由定向运动的电荷所形成的,安培力是作用在运动电荷上的力(洛伦兹力)的宏
6、观表现4.实验验证再次观看演示实验,改变磁场方向,分析实验现象,引导学生猜想洛伦兹力的方向跟什么因素有关? 2.。 提出猜想:洛伦兹力的方向可能可以用左手定则判定 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。在黑板上作图表示,验证洛伦兹力的方向是否可以用左手定则判定。 设计思想:体现物理是以实验为基础的学科,科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。培养学生科学研究最基本的思维方法:分析推理──猜想──实验验证──得出结论。 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
7、: 伸开左手,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。 (强调:四指指向是负电荷运动的反方向) 三、洛伦兹力大小的探究 安培力是洛伦兹力的宏观表现,两者方向判断方法相同,大小是否也存在某种联系?能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力的大小呢? 点拨学生:建立物理模型,注意分析问题情景的关键点。
8、问题情景:设有一段横截面积为S的通电导线,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,取时间t内电荷经过的长度对应的导体为研究对象(应先建立物理模型(教材图3.5—3),再循序渐进有条理地推导,这一个过程可放手让学生完成,体现学习的自主性。) 1.在时间t内的通过截面的粒子数为多少?(N=nvSt)
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