《磁場(chǎng)備課講座》PPT課件(PPT 47頁)

1、磁場(chǎng)備課講座第1頁，共47頁。教學(xué)內(nèi)容1本章教學(xué)核心內(nèi)容磁感應(yīng)強(qiáng)度安培力、洛侖茲力帶電體在磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng) 說明：磁場(chǎng)及其特點(diǎn)與描述是本章 的基礎(chǔ)，教學(xué)過程中要通過 具體現(xiàn)象與實(shí)例讓學(xué)生理解 磁場(chǎng)的行為特征。 第2頁，共47頁。2教學(xué)應(yīng)當(dāng)關(guān)注的幾個(gè)方面 注重滲透STS思想，聯(lián)系生活實(shí)際。 注重物理實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生形成物理概念、 掌握物理規(guī)律奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除了 常規(guī)的演示實(shí)驗(yàn)以外，需要開發(fā)一些 實(shí)驗(yàn)，如“驗(yàn)證環(huán)形電流的磁場(chǎng)”、“ 用 傳感器研究磁場(chǎng)”、“用小磁針估測(cè)磁 感應(yīng)強(qiáng)度”、“旋轉(zhuǎn)的液體”等小實(shí)驗(yàn)， 這些實(shí)驗(yàn)基本上學(xué)生都可以自己做，很 簡單但蘊(yùn)含著重要的科學(xué)知識(shí)。第3頁，共47頁。 注重知識(shí)的應(yīng)用

2、過程，培養(yǎng)分析和 解決問題的能力。如 “從安培力公 式推導(dǎo)洛倫茲力的公式”、“推導(dǎo)帶 電粒子在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的半徑公 式、周期公式”、“霍爾效應(yīng)”等， 要讓學(xué)生有充分的思考與空間。 注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積 極思考，拓展學(xué)生思維?？刂谱兞?法、類比法、等效法、合成與分解 思想、微元法、整體與隔離法等。第4頁，共47頁。3單元課時(shí)分配建議 第一單元： 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng) 1課時(shí) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1課時(shí) 幾種常見的磁場(chǎng) 1課時(shí)第二單元： 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用 2課時(shí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作 1課時(shí) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2+1 課時(shí)第三單元 全章整體復(fù)習(xí) 1+1 課時(shí)第5頁，共47頁。教學(xué)要求第6頁

3、，共47頁。教學(xué)設(shè)計(jì)1磁現(xiàn)象和磁場(chǎng) 教材分析： 教材在背景材料方面介紹了人們對(duì)磁 現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過程、我國古代對(duì)磁現(xiàn)象 的研究、指南針的發(fā)明和鄭河下西洋 等知識(shí)。 教材詳細(xì)的介紹了電流的磁效應(yīng)的發(fā) 現(xiàn)過程，體現(xiàn)了物理思想（電與磁有 聯(lián)系）和研究方法（奧斯特實(shí)驗(yàn)）。第7頁，共47頁。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議： 充分做好演示實(shí)驗(yàn)，重視學(xué)生直觀經(jīng)驗(yàn)的獲得: 可以通過演示實(shí)驗(yàn)(磁極之間的相互作用、磁鐵 對(duì)鐵釘?shù)奈?、?duì)鋁等材料的不吸引)和生活生 產(chǎn)中涉及的磁體(喇叭、磁盤、磁帶、磁卡、門 吸、電動(dòng)機(jī)、電流表)來形象生動(dòng)地認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象。 重視在教學(xué)中滲透STS教育思想:理論聯(lián)系實(shí)際、 拓寬知識(shí)面、培養(yǎng)創(chuàng)造能力、激發(fā)學(xué)習(xí)

4、興趣、提 高科學(xué)素養(yǎng)。 教法建議: 運(yùn)用自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行教 學(xué)。把學(xué)生分小組搜集素材，各組選派學(xué)生，由學(xué) 生主講，然后師生交流與討論，在討論與過程形成 關(guān)于磁場(chǎng)的一些基本認(rèn)識(shí)。第8頁，共47頁。2磁感應(yīng)強(qiáng)度 教材分析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)力 的屬性的物理量，反映了磁場(chǎng)強(qiáng)弱， 是教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難 點(diǎn)。要求利用控制變量的方法研究物 理量的影響因素。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議 注重探究方案的設(shè)計(jì): 做好教材上的 演示實(shí)驗(yàn)，也可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn). 注重方法的滲透：比值定義法、取元 思想、控制變量法等。第9頁，共47頁。 教法建議: 引導(dǎo)學(xué)生類比檢驗(yàn)電荷引入電流 元，磁感應(yīng)強(qiáng)度類比于電場(chǎng)強(qiáng)

5、度，比值定義 磁感應(yīng)強(qiáng)度。然后讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，定性探 究影響通電導(dǎo)線受力的因素，結(jié)合物理學(xué)家 的精確實(shí)驗(yàn)，給出通電導(dǎo)線受力的表達(dá)式， 其中的比例系數(shù)正是表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 磁感應(yīng)強(qiáng)度。第10頁，共47頁。 磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解：根據(jù)實(shí)際情況與教 學(xué)內(nèi)容的不斷深入，要在教學(xué)的不同時(shí) 期逐步深化磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解，讓學(xué)生 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)不斷升華。 第11頁，共47頁。第12頁，共47頁。第13頁，共47頁。說明：上述7道習(xí)題從七個(gè)不同側(cè)面 分別就磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、 大小、單位、方向、疊加和 測(cè)量幾個(gè)方面檢測(cè)學(xué)生對(duì)磁 感應(yīng)強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)與理解程度。第14頁，共47頁。3幾種常見磁場(chǎng) 教材分析：對(duì)于常見磁

6、場(chǎng)磁感線分布以及 磁通量作一些了解。磁感強(qiáng)度是矢量，空 間某點(diǎn)的磁場(chǎng)的疊加遵循平行四邊形法則。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議： 認(rèn)識(shí)幾種常見磁場(chǎng)：條形磁鐵、蹄形磁鐵、 直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁場(chǎng) 以及勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 磁感線的特點(diǎn)與性質(zhì)：磁場(chǎng)中某點(diǎn)，磁感 線的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向；磁感 線疏密表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)度；磁感應(yīng)線是閉 合曲線；磁感線永不相交。 第15頁，共47頁。 磁感線的認(rèn)識(shí)：學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)：在一塊硬紙板的下 面放兩塊磁鐵，并且讓它們的S極相對(duì)。紙板上面 撒一些細(xì)的鐵粉末。觀察會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？（鐵的 粉末會(huì)自動(dòng)排列起來，形成一串串曲線的樣子。） 并進(jìn)一步引入磁感線的概念。 利用傳感器進(jìn)行研究:

7、（a）研究地磁場(chǎng)：可以利用傳感器對(duì)著不同的方向， 測(cè)量并記錄各個(gè)方向地磁場(chǎng)的大小。磁傳感器探頭 指向磁鐵（被測(cè)磁場(chǎng)）S 極，即傳感器指向與磁感 線方向相同時(shí)，測(cè)量值呈正值；當(dāng)磁傳感器探頭指 向磁鐵（被測(cè)磁場(chǎng)）N 極，即傳感器指向與磁感線 方向相反時(shí)，測(cè)量值呈負(fù)值。測(cè)量顯示當(dāng)傳感器測(cè) 量端指向北的時(shí)候，測(cè)量值最大，指向南的時(shí)候， 測(cè)量值最小，說明地理北極為 S 極，地理南極為 N 極。第16頁，共47頁。（b）利用磁傳感器和位移傳感器，研究磁傳感器與通電螺線 管之間的相對(duì)位置與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。推拉磁傳 感器在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)，由位移傳感器讀出位置變化， 可在實(shí)驗(yàn)中作出螺線管不同位置的磁感強(qiáng)

8、度曲線。（c）利用磁傳感器和電流傳感器，研究磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流之 間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)“電流磁感強(qiáng)度圖線”是 過原點(diǎn)的直線，說明通電螺線管內(nèi)的磁感強(qiáng)度與螺線管中 的電流呈正比關(guān)系。 安培分子電流假說的教學(xué):應(yīng)結(jié)合環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的知識(shí) 及安培定則進(jìn)行講解，以便學(xué)生更容易理解“它的兩側(cè)相當(dāng) 于兩個(gè)磁極”這句話，使他們了解磁極為什么不能以單獨(dú)的 N 極或 S 極存在的道理?？梢杂没匦吾?、酒精燈、條形磁鐵、 充磁機(jī)做好磁化和退磁的演示實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生的印象。舉生 活中的例子說明，比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。第17頁，共47頁。 通過教學(xué)在不同教學(xué)階段讓學(xué)生逐漸 理解磁感線特點(diǎn)第18頁，共47

9、頁。說明：上述5例從不同側(cè)面來理解磁感線。 第19頁，共47頁。4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用 教材分析：通過控制變量的方法探究安培力 的方向，得出左手定則，通過磁感應(yīng)強(qiáng)度的 定義得出安培力的計(jì)算公式，進(jìn)而拓展到磁 場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用效果，使大家認(rèn)識(shí)磁電 式電流表的工作原理。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng) 會(huì)用公式 F = BIL 解答有關(guān)問題、知道左手 定則的內(nèi)容，并會(huì)用它解答有關(guān)問題，知道 磁電式電流表的工作原理。第20頁，共47頁。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議：第21頁，共47頁。說明：要求能夠?qū)μ阈未盆F周圍磁場(chǎng)分布要有比較清 楚的認(rèn)識(shí)。對(duì)稱分割直線電流。說明：電流的磁場(chǎng)與磁場(chǎng)對(duì)電流的作用兩者要分清， 左、右手要分清。

10、第22頁，共47頁。說明：理解地磁場(chǎng)分布， 需要空間想象能力的支撐。 例3在地球赤道附近，一條由東向西方向放置的 導(dǎo)線，當(dāng)通以由東向西方向的電流時(shí)，導(dǎo)線受到 地磁場(chǎng)作用力的方向如何？（豎直向下） 例4在圖示電路中，導(dǎo)線ab受到安培力的方向如何？ （垂直ab向右上方，與豎直方向成角）說明：要求學(xué)生能夠識(shí)別題中電 流方向與 ab 垂直的，空間 關(guān)系要分清。第23頁，共47頁。例5按圖示放置的螺線管和矩形線圈，通以圖示 方向的電流時(shí)，如果把螺線管固定，矩形線圈可 以自由運(yùn)動(dòng)，那么矩形線圈將如何運(yùn)動(dòng)？ （矩形線圈受到螺線管的斥力作用，故向右擺動(dòng)）說明：可以借助于等效法進(jìn)行判斷與分析。環(huán)形電流 等效為小

11、磁針，通電螺線管等效為條形磁針。第24頁，共47頁。例6如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛 在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心 且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的 電流后，判斷線圈如何運(yùn)動(dòng)？ （線圈受到安培力的合力水平向左，線圈向左擺 動(dòng)）說明：可以利用等效法，也可以利用“微元法” 進(jìn)行分析與研究。第25頁，共47頁。 說明：通過轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，利用牛頓第三定律進(jìn)行分 析與研究。 關(guān)于磁電式電流表:建議結(jié)合實(shí)物和理論分析引導(dǎo) 學(xué)生弄清其結(jié)構(gòu)和工作原理。 安培力的求解方法可以從公式 F = BIl、通電體在 磁場(chǎng)的中平衡、等效、微元法等方面進(jìn)行訓(xùn)練與 練習(xí)，讓學(xué)生掌握求解安培力的方法

12、。第26頁，共47頁。 案例：安培力大小的探究方案第27頁，共47頁。矢量的分解與合成方法應(yīng)用研究：利用矢量的分解與合成研究安培力，應(yīng)用與練習(xí)題一般只需要運(yùn)用 F = ILB 即可第28頁，共47頁。5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 教材分析：通過學(xué)習(xí)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的 作用力（洛倫茲力），知道洛倫茲力是 安培力的微觀表現(xiàn)，會(huì)推導(dǎo)公式 F = qvB， 并會(huì)用此公式解答有關(guān)問題，會(huì)用左手 定則解答有關(guān)帶電粒子在磁場(chǎng)中受力方 向的問題，并知道電視機(jī)顯象管的工作 原理。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議： 注重探究：從宏觀到微觀 洛倫茲力 與安培力的關(guān)系。第29頁，共47頁。 認(rèn)識(shí)洛倫茲力的幾個(gè)重要抓手：洛倫茲 力的概念、大小、

13、方向；洛倫茲力的特 點(diǎn)；洛倫茲力與安培力的關(guān)系；電場(chǎng)與 磁場(chǎng)對(duì)電荷作用的區(qū)別；帶電體在磁場(chǎng) 中的受力分析等。 仔細(xì)分析：電視顯像管的工作原理。在 條件允許的情況下，可讓學(xué)生觀察顯像 管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀， 然后運(yùn)用安培定則和左手定則說明從電 子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的 作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。如果有可能的話， 對(duì)比一下“顯像管”與 “示波管”的差異。第30頁，共47頁。 通過實(shí)例理解洛侖茲力的分析與運(yùn)用例1一個(gè)長螺線管中通有恒定直流電，把一個(gè)帶 電粒子（不計(jì)粒子重力）沿著管軸線射入管中， 粒子在管中做什么運(yùn)動(dòng)？ （勻速直線運(yùn)動(dòng)） 說明：了解通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)分布情況 的基礎(chǔ)，

14、分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力情 況，從而判斷粒子的運(yùn)動(dòng)。第31頁，共47頁。說明：電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，無論直 導(dǎo)線中的電流方向如何，電子的運(yùn)動(dòng)速度都是和 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是垂直的本題運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù) 電，所以四指應(yīng)指向其運(yùn)動(dòng)速度方向的反方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、粒子的速度方向中任意一個(gè)反 向，都會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力反向，如果兩個(gè)都反向， 則洛倫茲力方向保持不變第32頁，共47頁。說明：分別判定空穴和自由電子所受的洛 倫茲力的方向，由于四指指電流方向， 都向右，所以洛倫茲力方向都向上，它 們都將向上偏轉(zhuǎn)。p型半導(dǎo)體中空穴多， 上極板的電勢(shì)高；n型半導(dǎo)體中自由電子 多，上極板電勢(shì)低。 第33頁，共4

15、7頁。說明：涉及洛倫茲力做的功，實(shí)際上只是 它的一個(gè)分力對(duì)帶電小球 A 所做的正功， 它的另一個(gè)分力同時(shí)做了等量的負(fù)功， 所以洛倫茲力做的總功為零。 第34頁，共47頁。說明：小球在運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，機(jī)械能 是守恒的，隨著速度的增加，洛倫茲力隨之 增大，是一個(gè)變力，但是小球在斜面方向上 的合力是恒力，所以小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，故 本題可以用勻變速運(yùn)動(dòng)來處理；當(dāng)速度達(dá)到 一定值時(shí)，小球?qū)π泵娴膲毫榱?，以后?球?qū)㈦x開斜面在空中運(yùn)動(dòng)，所以本題的位移 是小球在斜面運(yùn)動(dòng)的最大位移第35頁，共47頁。說明：根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所 受的洛倫茲力的規(guī)律可知，不論 粒子以怎樣的速度進(jìn)入磁場(chǎng)，如 果它受

16、到洛倫茲力，則該力必與 磁場(chǎng)的方向垂直。第一種情況下，洛倫茲力沿負(fù)z軸方向， 故 B 的方向在 xOy 平面內(nèi)，第二種情況下，洛倫茲力沿 x 軸正方向，故 B 的方向在 yOz 平面內(nèi)，而同時(shí)在兩個(gè)平面 內(nèi)的一定是沿y軸方向，在第一或第二種情況下用左手定則， 可判定B的方向是沿 y 軸負(fù)方向。第36頁，共47頁。6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 教材分析：本節(jié)是本章的重點(diǎn)。本節(jié)學(xué)習(xí) 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 應(yīng)學(xué)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)的半徑公式、周期公式，并會(huì)用 它們解答有關(guān)問題。質(zhì)譜儀是帶電粒子在 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例，它可 以用來測(cè)定粒子的比荷。課本

17、介紹了回旋 加速器，通過學(xué)習(xí)應(yīng)了解回它的基本構(gòu)造 和加速原理，知道加速器的基本用途。第37頁，共47頁。 教學(xué)設(shè)計(jì)建議： 課時(shí)安排建議：作為本章核心內(nèi)容，教 學(xué)過程中要作為重點(diǎn)來抓。建議分為 2 課時(shí)，第1課時(shí)，學(xué)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)基本知識(shí)及簡單應(yīng) 用，第2課時(shí)，學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀、回旋加速器 等重要應(yīng)用類問題。如果課時(shí)允許可以 再加一節(jié)，學(xué)習(xí)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)的運(yùn)動(dòng) 情況，通過一些典型案例分析，讓學(xué)生掌 握分析與處理這類問題的方法。第38頁，共47頁。 教學(xué)方法建議：重點(diǎn)是要求學(xué)生自主學(xué) 習(xí)與合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行充 分的討論。如好用洛倫茲力演示儀觀察 運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

18、的實(shí)驗(yàn)。每項(xiàng) 觀察之前，先進(jìn)行討論，根據(jù)洛倫茲力 的知識(shí)預(yù)測(cè)電子束的徑跡，然后觀察， 檢驗(yàn)大家的預(yù)測(cè)。對(duì)于帶電粒子在勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情況，提出問 題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，進(jìn)行理論分 析，最后得出結(jié)論。質(zhì)譜儀和回旋加速 器是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的具體應(yīng)用， 仍然以學(xué)生自己分析為主，注重培養(yǎng)學(xué)生 解決實(shí)際問題的能力。第39頁，共47頁。 課內(nèi)外習(xí)題或課外知識(shí)介紹中，與帶電粒 子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問題有以下一些， 有些是在后面學(xué)習(xí)中逐漸遇到，教師要 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較和整理：質(zhì)譜儀、回 旋加速器、速度選擇器、磁流體發(fā)電、 磁偏轉(zhuǎn)、磁聚焦、電磁泵、電磁流量計(jì)、 測(cè)定導(dǎo)電液體的電阻、霍爾效應(yīng)等。第40頁