1.2磁場對運動電荷的作用力（教學設計）高二物理（人教版2019選擇性）

1.2磁場對通電導線的作用力教學設計備課人學科物理課題1.2磁場對運動電荷的作用力教學內容分析洛倫茲力的方向和大小是本節(jié)教材內容的重點，實驗結合理論探究洛倫茲力的方向，再由安培力的表達式推導出洛倫茲力的表達式的過程是培養(yǎng)學生邏輯思維能力的好機會，一定要讓全體學生都參與這一過程。教材在“思考與討論”欄目中提出的邏輯線索，實質上是為推導過程鋪設的臺階，教師也可以根據(jù)學生的實際情況靈活鋪設臺階，要讓不同層次的學生在討論中都有比較深刻的感受。課堂教學中要求學生能根據(jù)這一邏輯線索推導出洛倫茲力的表達式。學情分析學生在學習“磁場對運動電荷的作用力”這一部分時，通常會面臨幾個方面的挑戰(zhàn)。首先，磁場和電場的概念本身比較抽象，學生需要建立起相應的物理模型。其次，洛倫茲力公式的應用需要學生對各物理量有深刻的理解，并且能夠正確地運用到實際問題中。最后，理解粒子在磁場中的運動規(guī)律涉及到較復雜的力學分析，學生需要具備一定的分析能力和空間想象能力。針對以上學情，教學策略的制定應該注重以下幾個方面：建立物理模型：利用實物模型或圖示幫助學生理解磁場和電場的性質，以及它們之間的相互作用。強化公式理解：通過多角度的講解和習題訓練，使學生能夠深入理解洛倫茲力公式中的各物理量含義和公式的應用條件。力學分析能力的培養(yǎng)：通過案例分析和實驗，引導學生逐步掌握對粒子在磁場中運動的力學分析方法。激發(fā)學習興趣與動力：利用與生活實際相關的問題或有趣實驗引入課題，引起學生的好奇心和探索欲望。教學目標1.通過實驗，認識洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。了解洛倫茲力在生產(chǎn)生活中的應用。2.經(jīng)歷由安培力公式推導出洛倫茲力公式的過程，體會模型建構與演繹推理的方法。經(jīng)歷一般情況下洛倫茲力表達式的得出過程，進一步體會矢量分析的方法。3.了解顯像管的基本構造及工作的基本原理，認識電子束的磁偏轉，體會物理知識與科學技術的關系。教學重難點1、教學重點：安培力的方向和大小2、教學難點：安培力、電流和磁感應強度三者的空間關系教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖新課導入電視機是一種必備的家用電器，電視機顯像原理是電子流撞擊熒光屏，使之發(fā)亮而產(chǎn)生圖像，請欣賞電視機顯像管結構及顯像管原理示意圖。電視機顯像管中的電子只是細細的一束，為什么能使整個屏幕發(fā)光？磁場對通電導線有作用力，電流是如何形成的，你有什么啟發(fā)？磁場可能對運動電荷有力的作用。如何用實驗驗證？磁場對運動電荷的作用力洛倫茲力。洛倫茲力大小和方向有什么規(guī)律？學生根據(jù)所學知識回答問題?；卮痱炞C磁場對運動電荷有力的作用的方法。觀看實驗視頻。引出本節(jié)主題切實感受磁場對運動電荷的力的作用。引出本節(jié)課的重點問題。新課教學一、洛倫茲力的方向洛倫茲力方向有什么規(guī)律請你結合以前所學知識，你認為洛倫茲力方向有什么規(guī)律？猜想：磁場對電流的作用力實質是磁場對運動電荷的作用力，洛倫茲力的方向可以用左手定則判定。如何用實驗驗證這一猜想？播放實驗視頻梳理實驗現(xiàn)象：實驗表明：洛倫茲力的方向可以用左手定則判定。左手定則伸開左手，使拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向，這時拇指所指的方向就是該電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的特點F既與B垂直又與v垂直，即垂直于B和v所確定的平面，但B與v不一定垂直洛倫茲力對物體的運動能起到什么作用？洛倫茲力對電荷不做功,只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小。提出猜想，根據(jù)運動電荷形成電流提出合理猜想。提出實驗設計。觀看實驗視頻整理實驗規(guī)律歸納左手定則判斷洛倫茲力方向的方法歸納洛倫茲力的方向學會用已學的知識去解決未知的知識。學會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。系統(tǒng)認識洛倫茲力二、洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小你能根據(jù)洛倫茲力與安培力關系，嘗試推導速度垂直入射磁場時受到的洛倫茲力的大小嗎？每個自由電荷所受的洛倫茲力大小：若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？F＝qvBsinθ，θ為電荷運動的方向與磁感應強度方向的夾角：①當θ＝90°時，v⊥B，sinθ＝1，F(xiàn)＝qvB，即運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大。②當v∥B時，θ＝0°，sinθ＝0，F(xiàn)＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力。③當電荷靜止于磁場中時（v=0）:F洛＝0(即靜止電荷不受洛倫茲力)洛倫茲力和電場力的比較推導洛倫茲力大小表達式推導洛倫茲力大小表達式分析不同情況下洛倫茲力的大小值回答洛倫茲力和電場力比較表格學生學會親自推導洛倫茲力的大小。學生學會親自推導洛倫茲力的大小。學會分析洛倫茲力的大小加深對洛倫茲力和電場力的理解三、洛倫茲力的實際應用電子束的磁偏轉現(xiàn)在，你可以解釋為什么電視機顯像管中的電子束為什么能打到熒光屏的每一個點了嗎？洛倫茲力的方向與粒子的運動速度方向垂直，當粒子在磁場中運動時，粒子受到洛倫茲力的作用，從而發(fā)生偏轉。顯像管電視機中就應用了電子束磁偏轉的原理。速度選擇器平行板中電場強度E和磁感應強度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。請思考它能選擇出來多大的速度的粒子？若qE=Bqv，粒子將以速度v做勻速直線即粒子將以速度v做勻速直線若向上偏，若向下偏若將粒子從右邊射入，粒子還能在速度選擇器中做勻速直線運動嗎？不僅選擇速度的大小，還選擇速度的方向。磁流體發(fā)電機平行金屬板之間有一個很強的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）噴入磁場，電荷在洛倫茲力偏轉運動到兩金屬板，讓兩金屬板帶上等量異種電荷，這樣兩極板間便產(chǎn)生了電勢U,U會不斷增大嗎？Bqv＝qE得：U＝Bdv正負電子對撞機播放視頻5.極光及極光的形成極光（Aurora），是在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極被稱為南極光，在北極被稱為北極光。下面請欣賞極光美景。播放視頻帶電粒子為什么只在地球的兩極或維度較高的地方引起極光？觀看解釋視頻解釋電子束能打到熒光屏上的每一個點的原因。根據(jù)情境回答問題分析出從右邊射入，不能做直線運動學生分析等兩極板電荷量增加，中間電場也在增大，直到兩極板間電場力等于洛倫茲力時U不在增大觀看視頻，總結原因。學以致用，學習用所學知識解決實際生活問題。課堂總結板書設計第2節(jié)磁場對運動電荷的作用作業(yè)設計作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習，旨在對本堂課學習中動量的概念和實驗思路進行檢測，一是分層練習，分層次的訓練學生對知識的掌握情況。教學反思與評價在教授“磁場對運動電荷的作用力”時，我有以下幾點反思：教學策略的合理性：我采用的實物模型和圖示教學方法在幫助學生理解抽象概念方面起到了良好效果，但在公式應用方面還需加強訓練。學生參與度：在實驗環(huán)節(jié)中，學生的參與度較高，但在理論分析環(huán)節(jié)中，部分學生表現(xiàn)出消極態(tài)度，表明我在調動學生積極性方面還需改進。教學效果評估：通過課后練習和測試，我發(fā)現(xiàn)學生在理解洛倫茲力公式方面有了明顯提高，但在實際