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2019-2020年高中物理 3.5《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教案 新人教版 一、教材分析 洛侖茲力的方向是重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達(dá)式的過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會(huì)，一定要讓全體學(xué)生都參與這一過(guò)程。 二、教學(xué)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能 1、理解洛倫茲力對(duì)粒子不做功. 2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 3、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題. 知道質(zhì)譜儀的工作原理。 4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理 、及用途 。 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）中的問(wèn)題. 培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力. （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會(huì)科技的創(chuàng)新歷程。 三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用來(lái)分析有關(guān)問(wèn)題. 難點(diǎn)：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 四、學(xué)情分析 本節(jié)是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié)，對(duì)以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析，對(duì)利用功能關(guān)系解力學(xué)問(wèn)題，有很大的幫助。 五、教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法 六、課前準(zhǔn)備 1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容 2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案 演示實(shí)驗(yàn) 七、課時(shí)安排： 1課時(shí) 八、教學(xué)過(guò)程 （一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 （二）情景引入、展示目標(biāo) 前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問(wèn)題： （1）如圖，判定安培力的方向 若已知上圖中：B=4.010-2 T，導(dǎo)線長(zhǎng)L=10 cm，I=1 A。求：導(dǎo)線所受的安培力大??？ （2）電流是如何形成的？ 電荷的定向移動(dòng)形成電流。 磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，大家會(huì)想到什么？ 這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。 ［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 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。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：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。 分析得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。 （三）合作探究、精講點(diǎn)播 1、洛倫茲力的方向和大小 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 方向（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)平面內(nèi)，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，那么，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，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。 思考： 1、試判斷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 下面我們來(lái)討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。 結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。 洛倫茲力的大小 若有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中。 這段導(dǎo)體所受的安培力為 F安=BIL 電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為 I=nqSv 這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為 N=nLS。 安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，設(shè)夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小為 上式中各量的單位： 為牛（N），q為庫(kù)倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T） 思考與討論： 同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？ 教師引導(dǎo)學(xué)生分析得： 洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此 洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。 思考： 2、電子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力是多大？ 3、、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(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) 2、電視顯像管的工作原理 在圖3.5－4中，如圖所示： （1）要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？ 垂直紙面向外 （2）要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？ 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)該怎樣變化？ 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。 學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過(guò)程。 （四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè) （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 完成P103“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。 九、板書設(shè)計(jì) 1、洛倫茲力的方向：左手定則 2、洛倫茲力的大?。? 3、電視顯像管的工作原理 十、教學(xué)反思 “思考與討論”在課堂上可組織學(xué)生開展小組討論，根據(jù)線索的實(shí)際情況靈活鋪設(shè)臺(tái)階，讓不同層次的學(xué)生在討論中有比較深刻的感受，然后通過(guò)交流發(fā)言得出正確結(jié)論。