磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

3磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力執(zhí)教者 何強(qiáng)一、教材依據(jù)人民教育出版社 選修1-1其次章第四節(jié)磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用二、設(shè)計(jì)思想讓物理教學(xué)回歸生活，回歸自然，聯(lián)系社會(huì)進(jìn)展，結(jié)合科技進(jìn)步，表達(dá)科學(xué)性、生活性、學(xué)問性、趣味性和應(yīng)用性。讓學(xué)生能在生活中應(yīng)用物理，享受物理；能在物理學(xué)習(xí)中聯(lián)系生活實(shí)際，感知物理，探究物理。引導(dǎo)學(xué)生覺察、探究、歸納物理概念和物理規(guī)律，營造“合作、探究、和諧”的課堂氣氛，確?！安胖?、鮮活、有效”的課堂效益，讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)成功的歡快。以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)論為指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生已有的學(xué)問和力量，使教學(xué)貼近學(xué)生最近進(jìn)展區(qū)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，有效啟發(fā)學(xué)生制造性思維，培育學(xué)習(xí)遷移力量，最大限度地到達(dá)教學(xué)目標(biāo)的要求。利用多媒體關(guān)心物理教學(xué)，以降低學(xué)生的思維難度，增大課堂容量，提高教學(xué)效益。本課是一節(jié)物理課教學(xué)課，讓學(xué)生通過設(shè)疑、猜測、試驗(yàn)等培育學(xué)生的探究精神。學(xué)生通過觀看試驗(yàn)，聯(lián)系實(shí)際，主動(dòng)分析思考，逐步理解磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用。本課教學(xué)時(shí)間設(shè)計(jì)為一課時(shí)。教材分析：洛倫茲力同安培力一樣，也是磁場性質(zhì)的具體表現(xiàn)，在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，盤旋加速器就是一個(gè)著名的實(shí)例。教材依據(jù)“磁場對電流有力的作用”和“電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的”這兩點(diǎn)事實(shí)，這樣處理有利于學(xué)生承受，對培育學(xué)生的思維力量，使他們把握科學(xué)的爭論方法也有所幫助。1、洛化茲力的引入：教材依據(jù)磁場對電流有作用力和電流是電荷的定向移動(dòng)提出假設(shè)：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，再通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出存在洛倫茲力的結(jié)論?！凹僭O(shè)——試驗(yàn)驗(yàn)證”表達(dá)了科學(xué)的思維方法，要讓學(xué)生體會(huì)借助試驗(yàn)證明洛倫茲力存在是格外重要的一步。因此，要留意講清楚試驗(yàn)原理：電子束的產(chǎn)生→熒光屏上的徑跡→磁場對電子束的作用，要讓學(xué)生留意觀看電子束是否偏轉(zhuǎn)。2、洛倫茲力方向：教材直接指出洛倫茲力方向仍用左手定則推斷，但強(qiáng)調(diào)要留意正電荷運(yùn)動(dòng)方向與電流方向一樣，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，教學(xué)實(shí)踐說明，學(xué)生在初用左手定則時(shí)簡潔犯一個(gè)錯(cuò)誤：把四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向而忘了區(qū)分電荷的正負(fù)，我們要強(qiáng)調(diào)左手定則中四指的方向是指電流的方向，對負(fù)電荷肯定要留意其運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，試驗(yàn)現(xiàn)象中電子束的偏轉(zhuǎn)方向與電子束運(yùn)動(dòng)方向、磁場方向間的關(guān)系是驗(yàn)證左手定則很好的例子，可讓學(xué)生用左手定則推斷后再演示試驗(yàn)現(xiàn)象作為驗(yàn)證。直，也與磁場方向垂直，即洛倫茲力垂直于速度v與B所在的平面，可補(bǔ)充電荷運(yùn)動(dòng)速度方向不肯定垂直磁場方向，它們間可有任意的角度。3F=qvB即可學(xué)情分析：學(xué)生已學(xué)習(xí)了恒定電流、磁場、安培力等學(xué)問，具備了肯定的學(xué)問根底。已具有肯定的觀看力量、分析歸納推理力量和試驗(yàn)力量。生疏和習(xí)慣了多媒體教學(xué)。在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的力量有了肯定提高。學(xué)生學(xué)習(xí)樂觀主動(dòng)，對學(xué)習(xí)物理有較深厚興趣；有較強(qiáng)的古怪心和求知欲，樂于探究自然界的奇特；情愿共享學(xué)習(xí)收獲和感受，具有團(tuán)隊(duì)精神。對于進(jìn)一步來學(xué)習(xí)磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用，學(xué)生已具備了肯定的學(xué)問根底和力量根底。教學(xué)策略：創(chuàng)設(shè)物理情景，激發(fā)探究精神；啟發(fā)引導(dǎo)，合作學(xué)習(xí)，師生、生生互動(dòng)溝通；動(dòng)手試驗(yàn)，分析歸納結(jié)論；突出形成性評價(jià)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。形象類比，建立物理模型，形成物理概念。三、教學(xué)目標(biāo)〔一〕學(xué)問與技能：1、知道什么是洛倫茲力及洛倫茲力與安培力的關(guān)系2、知道洛倫茲力的產(chǎn)生條件3、知道洛倫茲力方向推斷的方法4、了解洛倫茲力大小〔二〕過程與方法：1、從安培力與洛倫茲力的關(guān)系入手，理解洛倫茲力的相關(guān)規(guī)律2、通過洛倫茲力的爭論學(xué)習(xí)，提高科學(xué)的思維方法和力量〔三〕情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1、通過猜測與試驗(yàn)驗(yàn)證，教育學(xué)生探究學(xué)問的科學(xué)的爭論方法2、了解根本的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的寵愛四、教學(xué)重點(diǎn)1、洛倫茲力與安培力的關(guān)系2、洛倫茲力的方向與大小的推斷五、教學(xué)難點(diǎn)1、洛倫茲力的方向與大小的推斷六、教學(xué)資源陰極射線管、條形磁鐵、蹄形磁鐵、電視機(jī)、電子射線管、攝像頭、多媒體關(guān)心教學(xué)設(shè)備【教學(xué)儀器】電視機(jī)、小磁鐵、蹄形磁鐵、電子射線管、攝像頭、實(shí)物展現(xiàn)臺(tái)、投影儀【教學(xué)過程】一、設(shè)疑激趣，引入課題師：同學(xué)們看看課件的背景是什么天文現(xiàn)象？生：極光師：下面我們來看一段極光的視頻師：極光秀麗而又奇特，為什么奇特呢？由于我們?nèi)粘Ｉ钪懈究床灰?，極光只消滅在兩極和高緯度地區(qū)。為什么極光不能在赤道等低緯度地區(qū)消滅呢？極光是怎么形成的呢？通過今日課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們應(yīng)當(dāng)有所了解。今日我們就來學(xué)習(xí)其次章第四節(jié)磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用?！舶鍟骸?.4磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用〕二、試驗(yàn)感知，猜測探究洛倫茲力的定義〔1〕．提出問題、理論分析們的理由〔提示：電流與電荷有怎樣的關(guān)系？電荷的定向移動(dòng)形成電流。磁場對電流有作用力──安培力。所以磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力?！成捍艌鰧\(yùn)動(dòng)電荷有作用師：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷到底有沒有作用力，我們口說無憑，能否通過試驗(yàn)來驗(yàn)證一下呢？〔2〕．試驗(yàn)驗(yàn)證師：要驗(yàn)證磁場對運(yùn)動(dòng)電荷是否有作用力，我們需要一個(gè)磁場〔展現(xiàn)蹄形磁鐵〕，還需要運(yùn)動(dòng)電荷。那么運(yùn)動(dòng)電荷怎么得到呢？展現(xiàn)：電子射線管〔結(jié)合PPT〕介紹：在真空玻璃管內(nèi)安裝一個(gè)陰極、一個(gè)陽極.陰極接高電壓的負(fù)極、陽極接正極.陰極能夠放射電子,電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極飛向陽極.這個(gè)管子叫做電子射線管.為了顯示電子束運(yùn)動(dòng)的狀況,管內(nèi)裝有長條形的熒光屏,屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊時(shí)能夠發(fā)光。演示：〔1〕沒有磁場時(shí)電子束是一條直線?！?〕外加磁場是電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)論：看來，磁場對運(yùn)動(dòng)電荷確實(shí)有作用力，我們把這一個(gè)作用力命名為洛倫茲力。安培力和洛倫茲力本質(zhì)上是同一種力，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微光本質(zhì)〔板書：1.洛倫茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷作用力安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微光本質(zhì)〕〔3〕．介紹洛倫茲課件：洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，首先提出磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)。洛倫茲創(chuàng)19021945因斯坦對他有很高的評價(jià)，他說他的一生受洛倫茲的影響最大，稱洛倫茲是“我們時(shí)代最宏大最高尚的人”。產(chǎn)生條件問題：師：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷肯定有作用力嗎？為什么？生：依據(jù)安培力和洛倫茲力的關(guān)系，假設(shè)有大量的電荷在做同種運(yùn)動(dòng)，可以依據(jù)磁場對電流有無作用力推斷得出磁場對電荷有無作用力。圖例：PPT師：你能推斷一下，以下位于磁場中的電荷受到洛倫茲力嗎？為什么？小結(jié)師：你能總結(jié)一下洛倫茲力產(chǎn)生的條件嗎？〔板書：2.產(chǎn)生條件：初速度不等于零，也不與磁場方向平行〕方向問題師：作為一種力，洛倫茲力是有方向的，那么，我們怎樣來確定它的方向呢？猜測展現(xiàn)：PPT四種狀況，讓學(xué)生推斷猜測驗(yàn)證〔限于試驗(yàn)條件，我們沒法驗(yàn)證正電荷進(jìn)入磁場時(shí)的狀況?！逞菔荆涸陉帢O射線管試驗(yàn)中，驗(yàn)證負(fù)電荷垂直進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力；轉(zhuǎn)變磁場的方向，驗(yàn)證負(fù)電荷垂直進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力。學(xué)生總結(jié)：比照安培力的左手定則總結(jié)洛倫茲力的左手定則，同時(shí)課件演示左手定則〔板書：3.方向：左手定則〕。學(xué)生練習(xí)：PPT(6)試驗(yàn)演示：用紙包掉的條形磁鐵靠近陰極射線管，使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。N極，哪一端是S生：運(yùn)用左手定則判定大小問題：師：剛剛我們爭論了洛倫茲力的方向，那么洛倫茲力大小可能與什么因素有關(guān)呢？思路師：我們能否依據(jù)已有的學(xué)問，進(jìn)展猜測B等有關(guān)師：對同學(xué)們來說有點(diǎn)難度，不作要求，F(xiàn)B、q、V〔板書：4.大小：F=qvB〕拓展：〔1〕洛倫茲力和電場力有什么區(qū)分呢？電場力：電荷靜止或運(yùn)動(dòng)在電場中都受到電場力，正電荷所受電場力的方向就是該位置電場的方向洛倫茲力：只有運(yùn)動(dòng)的電荷才受到洛倫茲力，并且速度方向不能與磁場方向平行，力的方向與磁場方向垂直帶電粒子以肯定初速度垂直進(jìn)入磁場，帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)呢？假設(shè)轉(zhuǎn)變磁場的強(qiáng)弱，運(yùn)動(dòng)狀況將如何變化？演示：洛倫茲力演示儀，磁場的強(qiáng)弱和電子的速度都能影響圓的半徑應(yīng)用洛倫茲的應(yīng)用是格外廣泛的。比方，在電視機(jī)的顯象管中。電視機(jī)試驗(yàn)PPT介紹：電視機(jī)屏幕要顯示出圖象，必需要有電子打到熒光屏的各個(gè)地方上。那么，電子從哪里來呢？顯象管的電子槍能產(chǎn)生大量的高速運(yùn)動(dòng)的電子──電子束。要使整個(gè)熒光屏發(fā)光，就要靠磁場使電子束偏轉(zhuǎn)。拓展：沒有磁場時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。要使電子束在豎直方向偏離中心，AB什么方向？其他其實(shí)洛倫茲力的應(yīng)用是格外廣泛，在以后我們還將會(huì)學(xué)習(xí)到：、磁流體發(fā)電機(jī)、質(zhì)譜儀、盤旋等。PPT極光的產(chǎn)生〔首尾照應(yīng)〕師：為什么赤道等低緯度地區(qū)沒有極光