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2019-2020年高中物理《磁場對運動電荷的作用力》教案2 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標 1、在物理知識方面的要求： ①了解什么是洛侖茲力。 ②明確通電導(dǎo)線在磁場中的受力是其中運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。 ③掌握判斷洛侖茲力方向的法則。 ④能夠推導(dǎo)應(yīng)用洛侖茲力大小的公式（f=qvB）（推導(dǎo)洛侖茲力大小的計算公式（f=qvB）有些抽象，學(xué)生不易認識和理解，是教學(xué)的難點；且可能有多種方法，應(yīng)加以注意。）。 2、通過觀察演示實驗認識并驗證帶電粒子在勻強磁場中的受力情況，借此培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析問題的能力。 二、方法 引導(dǎo)學(xué)生用分析、猜想、實驗（觀察）、理論驗證的科學(xué)方法探求新知識。 三、教具 感應(yīng)圈、陰極射線管、條形磁鐵。 四、主要教學(xué)過程 第一步：通過邏輯推理，說明微觀本質(zhì)與宏觀現(xiàn)象的一致性。 （一）復(fù)習(xí)導(dǎo)入新課 分析問題、猜測運動電荷在磁場中會受到磁場力，安培力是大量運動電荷所受到的磁場力的宏觀體現(xiàn)。 （二）進行新課 推理：再引導(dǎo)學(xué)生推理：既在導(dǎo)線中定向運動的電荷會受到磁場力的作用，那么不在導(dǎo)線中而是空間定向運動的帶電微觀粒子（電子、質(zhì)子、各種離子等）也應(yīng)受到磁場力的作用。 第二步：通過演示實驗，證明上述推理的正確性。 1、實驗驗證（觀察）磁場對運動電荷存在著力的作用，引入洛侖茲力定義，介紹荷蘭物理學(xué)家洛倫茲。 第三步：根據(jù)洛淪茲力是安培力的微觀本質(zhì)推導(dǎo)洛淪茲力的方向、大小和特點 2、（1）引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系安培力方向問題的判斷，推理確定-研究磁場方向與磁場力方向的關(guān)系，（2）引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)并實驗驗證左手定則是否適用。 （3）強調(diào)左手定則：四指指向 3、大小推導(dǎo)(師生共同討論得出) 方法一： （1）如何用（單位體積內(nèi)含的運動電荷數(shù)n，每個電荷電量為q，電荷的平均定向移動速率是v，導(dǎo)線的橫截面積是S）n、q、v、S來表示通電導(dǎo)線中的電流強度I？教師畫圖點撥，（2）如何從合力的觀點出發(fā)用洛侖茲力f來表達安培力F的值？（當通電導(dǎo)線垂直于磁場時）教師點撥，學(xué)生自己討論得出 F=LIB=Mf（M為導(dǎo)線中電荷總數(shù)） （3）讓學(xué)生自己根據(jù)上面二個式子推出一個運動電荷垂直于磁場方向運動時受到的洛侖茲力的大小。 （4）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)安培力情況分析，當電荷q以速度v垂直進入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，它所受的洛侖茲力f=Bqv（條件）。 方法二： 若把運動電荷在一小段時間內(nèi)的徑跡等效為通電直導(dǎo)線，則推導(dǎo)過程極為簡單，設(shè)運動電荷定向移動速率為v，電量為q，則時間內(nèi)t移動的距離等效為直導(dǎo)線長度，即L=vt，則通過此導(dǎo)線的電流強度為I=q/t，將此二式帶入通電直導(dǎo)線所受安培力公式F=BIL，即得洛倫茲力公式F=qvB） 問題：公式F=qvB中， q、v、 B的含義。 課下思考：我們?nèi)绾斡脤嶒烌炞CF=qvB成立？ 4、特點:引導(dǎo)學(xué)生逐步總結(jié)出洛侖茲力特點，且同時提到地磁場的作用 （1）洛侖茲力對運動電荷不做功 （2）只對運動電荷有力的作用，對靜止電荷無洛侖茲力 （3）洛倫茲力垂直于v和B組成的平面 （三）課堂小結(jié) 本節(jié)課主要研究了一種新型的力--洛侖茲力。它的方向仍然服從左手定則，它的大小用公式f=qvB計算。安培力實際上是大量規(guī)律運動的帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。 （四）課堂練習(xí) 例1：“洛倫茲力”與“安培力”有什么聯(lián)系？ 例2：如圖所示，運動電荷電量為q=210-8C，電性圖中標明，運動速度v=4103m／s，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B=0.5T，求電荷受到的洛侖茲力的大小和方向。 可以讓三位同學(xué)上黑板上每人演算一小題，寫出公式計算洛侖茲力的大小，并標明電荷受力方向。 例3：如圖3所示，某一帶電粒子垂直射入一個垂直紙面向外的勻強磁場，并經(jīng)過P點，試判斷帶電粒子的電性。（負） 例4：有一束粒子，其中有正電性的、負電性的還有不帶電的粒子，如何區(qū)分開它們？ （五）課下練習(xí) 1、當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則 [ ] A．帶電粒子速度大小改變； B．帶電粒子速度方向改變； C．帶電粒子速度大小不變； D．帶電粒子速度方向不變。 2、如下圖所示，有一恒定電流I流過長方體金屬塊，金屬塊置于與其垂直的勻強磁場B中，則金屬塊的上下表面哪個電勢高？ （六）說明 洛侖茲力屬于微觀力學(xué)范疇，充分利用實驗讓學(xué)生從感性知識入手，激發(fā)學(xué)生的興趣，在講解重點知識時，分步運用觀察實驗、提問、思考、講解、推導(dǎo)等手段，讓同學(xué)在積極參與的過程中理解和掌握本節(jié)知識內(nèi)容。根據(jù)磁場對電流有作用力和電流是電荷的定向運動提出假設(shè)：磁場對運動電荷有作用力．再通過實驗驗證存在洛倫茲力的結(jié)論．“推理→假設(shè)→實驗驗證”體現(xiàn)了科學(xué)的思維方法，要讓學(xué)生認真體會，實驗驗證是非常重要的一步，要提醒學(xué)生注意觀察實驗。