人教版2019選擇性必修第二冊第一章《安培力與洛倫茲力》大單元整體教學(xué)設(shè)計

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺21世紀(jì)教育網(wǎng)()21世紀(jì)教育網(wǎng)精品試卷·第2頁（共2頁）選擇性必修二第一章《安培力與洛倫茲力》大單元整體教學(xué)設(shè)計單元教學(xué)課題高中物理選擇性必修二第一章《安培力與洛倫茲力》學(xué)科物理年級高二單元安培力與洛倫茲力授課人Xxx單元內(nèi)容本單元教學(xué)內(nèi)容：本章在必修第三冊介紹磁場知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹磁場與通電導(dǎo)線、帶電粒子之間的相互作用。全章共4節(jié)，第1節(jié)和第2節(jié)按照先講宏觀、后講微觀的順序分別介紹了安培力和洛倫茲力，第3節(jié)介紹了帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律，第4節(jié)以質(zhì)譜儀與加速器為例介紹了概念規(guī)律的應(yīng)用。也就是說，本章的內(nèi)容安排除了關(guān)注發(fā)展學(xué)生的運(yùn)動與相互作用觀念，還緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究等素養(yǎng)。教材總體上特別關(guān)注以下幾點(diǎn)：一是在研究安培力和洛倫茲力時，均按照先定性地進(jìn)行實(shí)驗觀察力的方向，后通過定量分析研究力的大小的順序進(jìn)行，以便幫助學(xué)生體會研究新問題的一般思路；二是注意加強(qiáng)知識的前后聯(lián)系，使得新的概念、規(guī)律在原有知識的基礎(chǔ)上逐漸深化和拓展，更便于理解；三是注重突出結(jié)論的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和概括的能力。本單元內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu):本單元內(nèi)容可開發(fā)的教學(xué)活動與資源:學(xué)校實(shí)驗室活動，學(xué)生自主探究、小組活動、網(wǎng)絡(luò)共享資源。本單元教學(xué)重點(diǎn)：安培力洛倫茲力的概念，公式的理解運(yùn)用。安培力與洛倫茲力的大小計算和方向判斷。本單元教學(xué)難點(diǎn):帶電粒子在磁場中運(yùn)動的問題。綜合運(yùn)用牛頓動力學(xué)、動量守恒定律、動能定理等觀念處理帶電粒子在磁場、電場等組合或者復(fù)合場中運(yùn)動的綜合性問題。2023新課標(biāo)要求2.1.1通過實(shí)驗，認(rèn)識安培力。能判斷安培力的方向，會計算安培力的大小。了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。2.1.2通過實(shí)驗，認(rèn)識洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。2.1.3能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動。了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用。2.1.4會分析質(zhì)譜儀與回旋加速器的工作原理，并處理簡單的實(shí)際問題。單元學(xué)情使學(xué)生通過安培力和洛倫茲力的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提升物理觀念在課程標(biāo)準(zhǔn)中，物理觀念主要包括物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量三個方面。教材中安排的安培力和洛倫茲力的內(nèi)容，是學(xué)生繼續(xù)從場的觀點(diǎn)認(rèn)識相互作用的好素材。教材在編寫時一方面注意幫助學(xué)生準(zhǔn)確地把握概念、規(guī)律的內(nèi)涵，另一方面注重加強(qiáng)對概念、規(guī)律的靈活應(yīng)用，以便將相關(guān)核心概念與規(guī)律建立聯(lián)系，進(jìn)一步提煉和升華，形成科學(xué)的物理觀念。如在研究安培力時指出“磁場、安培力的問題，在很多方面都與電場、庫侖力的問題相似”。同時，又指出安培力與庫侖力的區(qū)別：“研究庫侖力時，受力的物體是點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷受力的方向與電場的方向相同或相反；但在研究安培力時，受力的物體是通電導(dǎo)線，通電導(dǎo)線受力的方向與磁場的方向、電流的方向不但不在一條直線上，而且不在一個平面里?！币环矫鎺椭鷮W(xué)生建立新知與舊知的聯(lián)系，另一方面指出它們的關(guān)鍵不同。講完洛倫茲力之后，教材又不失時機(jī)地提到，通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力，實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。另外，教材還注意在不同的地方適時進(jìn)行點(diǎn)撥和提升，幫助學(xué)生進(jìn)一步從物理觀念的角度學(xué)習(xí)處理新問題的方法。例如，在本章開始的名人名言中，就用了麥克斯韋的一段話，為本章的學(xué)習(xí)和研究指明路徑：“電和磁的實(shí)驗中最明顯的現(xiàn)象是，處于彼此距離相當(dāng)遠(yuǎn)的物體之間的相互作用。因此，把這些現(xiàn)象化為科學(xué)形式的第一步就是，確定物體之間作用力的大小和方向?！痹偃?，在介紹電流的單位時，不僅說明為了紀(jì)念科學(xué)家安培，還專門加了一個腳注：“安培也是國際單位制的基本單位之一。單元目標(biāo)內(nèi)容目標(biāo)：1．知道什么是安培力，會推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ。知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。了解磁電式電流表的工作原理。2．知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力大小的推理過程。掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。3．了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷。理解洛倫茲力對電荷不做功。．了解電視顯像管的工作原理。理解洛倫茲力對粒子不做功。4．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，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。5．會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)。6．知道質(zhì)譜儀的構(gòu)造，會應(yīng)用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的規(guī)律分析相關(guān)問題。7．知道回旋加速器的構(gòu)造和加速原理，理解粒子的回旋周期與加速電場的變化周期的關(guān)系。學(xué)業(yè)目標(biāo)：知道什么是安培力，會推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ。知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力大小。知道質(zhì)譜儀的構(gòu)造，知道回旋加速器的構(gòu)造和加速原理.核心素養(yǎng)物理觀念：教材中安排的安培力和洛倫茲力的內(nèi)容，是學(xué)生繼續(xù)從場的觀點(diǎn)認(rèn)識相互作用的好素材。教材在編寫時一方面注意幫助學(xué)生準(zhǔn)確地把握概念、規(guī)律的內(nèi)涵，另一方面注重加強(qiáng)對概念、規(guī)律的靈活應(yīng)用,以便將相關(guān)核心概念與規(guī)律建立聯(lián)系，進(jìn)一步提煉和升華，形成科學(xué)的物理觀念。如在研究安培力時指出“磁場、安培力的問題，在很多方面都與電場、庫侖力的問題相似”。同時又指出，安培力與庫侖力的區(qū)別。一方面幫助學(xué)生建立新知與舊知的聯(lián)系，另一方面指出它們的關(guān)鍵不同。講完洛倫茲力之后,教材又不失時機(jī)地提到，通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力，實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)?？茖W(xué)思維：教材注意活動的編排，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法，從定性和定量兩個方面對相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)推理，找出規(guī)律，最后形成結(jié)論。以問題串的形式引發(fā)學(xué)生的思考，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)指明方向。進(jìn)而通過分析實(shí)驗現(xiàn)象，定性地了解并歸納出洛倫茲力的方向?？茖W(xué)探究：教材在呈現(xiàn)知識時關(guān)注學(xué)生獲取知識的過程，注意為學(xué)生的自主探究搭建平臺，以增強(qiáng)科學(xué)探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：專設(shè)一節(jié)“質(zhì)譜儀與回旋加速器”，作為帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的知識在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中廣泛應(yīng)用的實(shí)例。在編排時尤其注意通過問題串的設(shè)置，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，讓學(xué)生在自主解決問題中獲得成就感，在緊密聯(lián)系實(shí)際中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。達(dá)成評價表水平等級水平標(biāo)準(zhǔn)描述自評互評等級一1．知道什么是安培力，會推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ。2．知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。3．知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。4．知道洛倫茲力大小的推理過程。5．掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。6．了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷。理解洛倫茲力對電荷不做功。7．理解洛倫茲力對粒子不做功。等級二1．了解磁電式電流表的工作原理。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，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。3．會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)。等級三1．了解電視顯像管的工作原理。2．知道質(zhì)譜儀的構(gòu)造，會應(yīng)用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的規(guī)律分析相關(guān)問題。3．知道回旋加速器的構(gòu)造和加速原理，理解粒子的回旋周期與加速電場的變化周期的關(guān)系。單元課時規(guī)劃和活動實(shí)施表課時安排建議1.磁場對通電導(dǎo)線的作用力2課時2.磁場對運(yùn)動電荷的作用力2課時3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動2課時4.質(zhì)譜儀與回旋加速器1課時第一單元大單元教學(xué)（第1課時）學(xué)習(xí)規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容1.磁場對通電導(dǎo)線的作用力課型課時探究型2課時課時目標(biāo)1.物理觀念：知道安培力的方向與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。2.科學(xué)思維：推導(dǎo)勻強(qiáng)磁場中安培力的表達(dá)式，計算勻強(qiáng)磁場中安培力的大小3.科學(xué)探究：觀察安培力與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗，記錄實(shí)驗現(xiàn)象并得出相關(guān)結(jié)論。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過實(shí)驗演示、動手操作儀器，讓學(xué)生體驗安培力的特點(diǎn)，將理論聯(lián)系實(shí)際。達(dá)成評價掌握安培力、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度三者方向的空間關(guān)系（左手定則）。比如：安培力的方向一定與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，知道電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以成任意角度；只有當(dāng)電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時，安培力最大。驅(qū)動性問題教科書通過演示實(shí)驗，讓學(xué)生觀察到導(dǎo)體棒受力后向左或向右運(yùn)動，受力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電流的方向有什么樣的關(guān)系呢？力的大小又與哪些因素有關(guān)呢？引導(dǎo)學(xué)生完成這些任務(wù)。學(xué)習(xí)活動1.展示運(yùn)動的小愛心，激發(fā)學(xué)生興趣。2.為什么“心”會轉(zhuǎn)動？其中會有怎么樣的規(guī)律呢？3.安培力的大小和方向是怎么樣的呢？（1）上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。（2）改變導(dǎo)體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。及時性評價統(tǒng)計學(xué)生給出的作用力，進(jìn)行分析,評價后提出安培力大小和方向的探討方案。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會觀察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。作業(yè)設(shè)計通過分層小組題目設(shè)計掌握學(xué)生掌握安培力概念，會計算安培力的大小判斷安培力的方向。第一單元大單元教學(xué)（第2課時）學(xué)習(xí)規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容2.磁場對運(yùn)動電荷的作用力課型課時研究型2課時課時目標(biāo)物理觀念：知道什么是洛倫茲力，會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向科學(xué)思維：探究洛倫茲力大小的推理過程?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷理論推導(dǎo)洛倫茲力大小的過程，啟發(fā)學(xué)生主動思考，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會觀察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。達(dá)成評價完成小組探究和討論、設(shè)計洛倫茲力大小和方向的探究方案，合作處理情景綜合問題。自評、和小組互評。驅(qū)動性問題如何由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式?建議你沿以下邏輯線索思考。1.設(shè)靜止導(dǎo)線中定向運(yùn)動的帶電粒子的速度都是v,單位體積內(nèi)的粒子數(shù)為n。算出圖1.2-3中一段導(dǎo)線中的粒子數(shù)，這就是在時間t內(nèi)通過橫截面S的粒子數(shù)。粒子的電荷量記為q,由此可以算出q與電流I的關(guān)系。2.寫出這段長為vt的導(dǎo)線所受的安培力F安。3.求出每個粒子所受的力，它等于洛倫茲力F落。這時，許多中間量，如n、S、t等都應(yīng)不再出現(xiàn)。推導(dǎo)時仍然可以認(rèn)為做定向運(yùn)動的電荷是正電荷，所得結(jié)果具有普遍性。學(xué)習(xí)活動電流是如何形成的？陰極射線管接高壓電源時，陰極會發(fā)射電子，進(jìn)入勻強(qiáng)磁場是怎么偏轉(zhuǎn)？觀察帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的演示實(shí)驗：思考帶電粒子的偏轉(zhuǎn)和哪些因素有關(guān)？通過演示思考洛倫茲力的方向怎么判斷？及時性評價對不同小組的課堂活動進(jìn)行歸納分析，提出探究活動的合理性、可操作性和簡潔性等。作業(yè)設(shè)計完成課堂活動。完成小組分層練習(xí)。完成作業(yè)反思?xì)w納。第一單元大單元教學(xué)（第2課時）學(xué)習(xí)規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課型課時研究型2課時課時目標(biāo)物理觀念：洛倫茲力的概念、性質(zhì)、特點(diǎn)?？茖W(xué)思維：通過洛倫茲力性質(zhì)與平面幾何知識的結(jié)合，分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡?？茖W(xué)探究：采用洛倫茲力演示儀，通過控制變量法，研究影響電子束運(yùn)動軌跡的因素。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：研究洛倫茲力在質(zhì)譜儀、回旋加速器中的應(yīng)用原理。達(dá)成評價完成小組探究和討論、探索粒子軌跡圓形成的問題，合作處理情景綜合問題。自評、和小組互評。驅(qū)動性問題帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的演示實(shí)驗：通過演示實(shí)驗。帶領(lǐng)學(xué)生通過控制變量法，完成對帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動的分析。得道軌跡圓的半徑公式。一個從定性到定量，并進(jìn)行實(shí)驗驗證，形成物理圖景的完整認(rèn)識過程。設(shè)計例題，計算一個帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中所受的重力和洛倫茲力的大小之比。由此讓學(xué)生了解，帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，洛倫茲力遠(yuǎn)大于重力，在這種情況下，重力作用的影響可以忽略。學(xué)習(xí)活動1、若帶電粒子（不計重力）以沿著與勻強(qiáng)磁場垂直的方向射入磁場，粒子將如何運(yùn)動？2、勻強(qiáng)磁場中帶電粒子運(yùn)動軌跡的半徑與哪些因素有關(guān)？3、思路:帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力。4、設(shè)計典型例題，通過分析計算讓學(xué)生掌握半徑公式和周期公式。及時性評價對不同小組的活動效果進(jìn)行評價，提出小組活動的理性、科學(xué)性等。作業(yè)設(shè)計完成課堂活動。完成小組分層練習(xí)。完成作業(yè)反思?xì)w納。第一單元大單元教學(xué)（第2課時）學(xué)習(xí)規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容4.質(zhì)譜儀與回旋加速器課型課時操作型1課時課時目標(biāo)物理觀念：知道其工作原理，會解決帶電粒子運(yùn)動的相關(guān)問題.科學(xué)思維：通過帶電粒子在質(zhì)譜儀回旋加速器的運(yùn)動分析，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用3.科學(xué)探究：了解回旋加速器的結(jié)構(gòu)，知道其工作原理，會解決帶電粒子加速的相關(guān)問題4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過質(zhì)譜儀和回旋加速器在實(shí)際生活中的應(yīng)用，體會科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的促進(jìn)作用。達(dá)成評價完成小組合作、商議兩種器材的工作原理問題，能力處理類似原理器材的應(yīng)用問題。自評、和小組互評。驅(qū)動性問題在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常需要將一束帶等量電荷的粒子分開，以便知道其中所含物質(zhì)的成分。這是一個非常實(shí)際的應(yīng)用。利用所學(xué)的知識，能設(shè)計一個方案，以便分開電荷量相同、質(zhì)量不同的帶電粒子嗎？在操作上的可行性怎么保證？學(xué)習(xí)活動1、知識回顧：帶電粒子的磁場中勻速圓周運(yùn)動的產(chǎn)生條件：粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場、粒子只受洛倫茲力規(guī)律：洛倫茲力充當(dāng)向心力qvB=mv2重要結(jié)論：2、學(xué)習(xí)和掌握質(zhì)譜儀是科學(xué)研究中用來分析同位素和測量帶電粒子質(zhì)量的重要工具回旋加速器和工作原理，不同類型的加速器比較。4、其他器材的學(xué)習(xí)：霍爾元件、電磁流量計、磁流體發(fā)電機(jī)等。及時性評價對不同小組的學(xué)習(xí)問題進(jìn)行歸納分析，對比發(fā)現(xiàn)好的學(xué)習(xí)方法和方案，評價推廣學(xué)習(xí)方法。作業(yè)設(shè)計完成各種器材原理的掌握，能對實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析。完成小組分層練習(xí)