高中物理新教材人教版(2019)高中物理選擇性必修二教學(xué)設(shè)計(jì)

高中物理新教材人教版(2019)高中物理選擇性必修二教學(xué)設(shè)計(jì)1.1磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力〖教材分析〗安培力的方向和大小是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是這一章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。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）是本節(jié)的難點(diǎn)，比如：安培力的方向一定與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，但電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以成任意角度；當(dāng)電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，安培力最大。正確應(yīng)用左手定則也是本章的難點(diǎn)之一。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)驗(yàn)，體會(huì)安培力，生成安培力概念?？茖W(xué)思維∶通過(guò)安培力方向及大小的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?？茖W(xué)探究：掌握研究安培力的方法，能在具體問(wèn)題中判斷安培力方向?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)磁電式電流表的原理分析，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：安培力的大小計(jì)算和方向判定。教學(xué)難點(diǎn)：用左手定則判定安培力的方向?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、導(dǎo)線、蹄形磁鐵、導(dǎo)體棒、鐵架臺(tái)、電源等?！冀虒W(xué)過(guò)程〗（展示動(dòng)態(tài)圖片：回顧奧斯特的實(shí)驗(yàn)過(guò)程）奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不僅開啟了研究電與磁聯(lián)系的序幕，還使人們認(rèn)識(shí)了這種神奇的"力"。現(xiàn)在，這種力還能應(yīng)用到新能源交通工具上，讓電動(dòng)車行駛在街頭;應(yīng)用到發(fā)射臺(tái)上，射出數(shù)倍音速的炮彈……未來(lái)的某一天，可能還會(huì)應(yīng)用到發(fā)射塔上，發(fā)射航天器，在這一章里，就讓我們一起去探究這種神奇的作用力吧!一、新課引入（展示動(dòng)態(tài)圖片：導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中受力）在右圖中，當(dāng)導(dǎo)體棒中有電流流過(guò)時(shí)，導(dǎo)體棒就會(huì)因受力而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。這個(gè)力的方向該如何判斷?它的大小除了與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)外，還與哪些因素有關(guān)?二、新課教學(xué)在必修課中，我們已經(jīng)知道了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力，并從這個(gè)現(xiàn)象入手定義了物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度B，。安培在研究磁場(chǎng)與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻(xiàn)，為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱為安培力，把電流的單位定為安培。安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的作用力。問(wèn)題1：安培力的大小和方向是怎么樣的呢？（一）安培力的方向首先來(lái)學(xué)習(xí)安培力的方向。課本的演示實(shí)驗(yàn)：安培力的方向與什么因素有關(guān)（閱讀），分別用動(dòng)圖展示①改變磁場(chǎng)方向，②改變電流方向后導(dǎo)線受力方向是否改變。通過(guò)①與原圖對(duì)比說(shuō)明安培力與什么有關(guān)？F安方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)。通過(guò)②與原圖對(duì)比說(shuō)明安培力與什么有關(guān)？F安方向與電流方向有關(guān)。那它們有什么規(guī)律呢？平面圖很難觀察到具體的關(guān)系，換成立體圖就更加清晰。通過(guò)用立方體的方式簡(jiǎn)單描述F、B、I的關(guān)系，比較之后，你能用簡(jiǎn)潔的方法表達(dá)F、B、I方向的關(guān)系？注意觀察我們看到力的方向與電流方向是垂直的，而磁感線的方向從N到s，力也與它垂直。即安培力的方向與導(dǎo)線、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直。也就是說(shuō)，安培力的方向總是垂直于導(dǎo)線和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向所在的平面。問(wèn)題2：如何更加精確的判斷安培力的方向呢?安培經(jīng)過(guò)研究總結(jié)出了，左手定則。①伸出左手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面；怎么樣放到磁場(chǎng)中呢？②使磁感線垂直穿過(guò)手掌，四指指向電流方向；③大拇指所指的方向就是直線電流所受安培力的方向。這就是判斷安培力方向的左手定則。那么有的同學(xué)就疑惑了，以前學(xué)習(xí)過(guò)右手定則，很容易混亂。我教大家一個(gè)小方法，力的這一撇，向則左邊的，所以用左手定則，記住拉。課堂練習(xí)：例1:磁場(chǎng)中有一條通電導(dǎo)線，其方向與磁場(chǎng)方向垂直。圖甲、乙、丙分別標(biāo)明了電流、磁感線和安培力三個(gè)量中的兩個(gè)，試畫出第三個(gè)量的方向。在這里普及一下打叉打點(diǎn)的知識(shí)，打點(diǎn)表示垂直紙面向外，好比如弓箭從紙面出來(lái)，我們看到的只有箭頭的一個(gè)點(diǎn)，打叉表示垂直紙面向里，好比如弓箭進(jìn)入紙面我們看到的只有箭尾的打叉圖樣。解題提示：那讓磁感線垂直穿過(guò)手心就是這樣，再把四個(gè)手指方向調(diào)整到跟電流方向一致就成了這樣。這時(shí)拇指的方向就是安培力的方向了。問(wèn)題3：剛才導(dǎo)線和磁感線垂直，那要是不垂直又該咋判斷呢？例2：畫出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。解題提示：那咱就可以將磁場(chǎng)按平行和垂直分解。讓跟導(dǎo)線垂直穿過(guò)手心就行了。那安培力的方向是垂直紙面向里啦。（二）安培力的大小研究一個(gè)力除了方向還有大小。前面咱研究磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小的時(shí)候，引入了電流源IL，也就是一段通有電流I長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線。利用它垂直于磁場(chǎng)時(shí)所受安培力F，定義了磁感應(yīng)強(qiáng)度。那么F就應(yīng)該等F=BIL這也就是安培力的計(jì)算公式。但是這個(gè)的前提是導(dǎo)線必須與磁場(chǎng)垂直。我們還知道導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)時(shí)，安培力為0。即①當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向垂直時(shí)F=ILB②當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向平行時(shí)F=0。問(wèn)題4：如果通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向既不平行也不垂直時(shí)，導(dǎo)線與磁場(chǎng)夾角θ時(shí)，安培力又該是多大呢？我們知道磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，所以可以將B正交分解。沿電流B//=Bcosθ,垂直電流方向B⊥=Bsinθ,安培力由B⊥產(chǎn)生，所以大小就是F=BILsinθ（F依然垂直與BI組成的平面）其中θ=0時(shí)，也就是二者平行，sinθ=0,，即F=0。其中θ=90度時(shí)，也就是二者垂直，sinθ=1，即F=BIL。正是剛才的兩種特殊情況。注意1：B必須是在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如果是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)那就必須將導(dǎo)線分割為無(wú)數(shù)個(gè)小電流元。求出每一個(gè)小電流元所受的安培力，最后再讓他們進(jìn)行矢量疊加。注意2：L是有效長(zhǎng)度。剛才用的都是直導(dǎo)線，L就是它本身的總長(zhǎng)度，如果不是直導(dǎo)線，比如這個(gè)圖，還能用總長(zhǎng)度計(jì)算嗎？顯然不行，這時(shí)就要用到有效長(zhǎng)度這個(gè)概念，在這個(gè)圖中，紅色的線段是對(duì)稱的，所以安培力也是大小相等方向相反互相抵消。青色色的線段也是。那只剩這幾段，他們就相當(dāng)于從這兒到這兒的一段線段。這個(gè)就是他的有效長(zhǎng)度L。它受到的安培力就是F=BIL。既然這樣那如果我在這添一根導(dǎo)線，把線路變成閉合的，那這一段的電流方向就要向上，所受的安培力就跟左邊這部分大小相等方向相反互相抵消了。也就是說(shuō)①閉合回路有效長(zhǎng)度就是0，受到的總安培力就是0。對(duì)于更復(fù)雜的導(dǎo)線就可以利用這個(gè)結(jié)論來(lái)解決，比如這個(gè)圖如果閉合的話有效長(zhǎng)度就是0。所以去掉這段后，剩余部分的有效長(zhǎng)度就是這一段這么長(zhǎng)，但是電流方向跟這個(gè)相反是從原來(lái)的起點(diǎn)到原來(lái)的終點(diǎn)。也就是說(shuō)②不閉合的導(dǎo)線有效長(zhǎng)度就是一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)的線段。電流方向也是從起點(diǎn)到終點(diǎn)。那么遇到這種更加這樣更復(fù)雜的弧線，也只需要連接這兩點(diǎn)就可以了，電流方向是從起點(diǎn)指向終點(diǎn)。課堂練習(xí)例3：長(zhǎng)度為20cm的通電直導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流的強(qiáng)度為1A，受到磁場(chǎng)作用力的大小為2N，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為（）A、B＝10TB、B≥10TC、B≤10TD、不能確定解題提示：（θ不確定）故選B。（三）磁電式電流表（播放動(dòng)圖線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)和電流表的指針偏轉(zhuǎn)）磁電式儀表最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈。圖是線圈在磁場(chǎng)中受力情況的圖示。當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，導(dǎo)線受到安培力的作用。由左手定則可以判定，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，于是安裝在軸上的線圈就要轉(zhuǎn)動(dòng)。問(wèn)題：為什么斷電后指針會(huì)回復(fù)原來(lái)的位置呢？因?yàn)檠b有螺旋彈簧，彈簧會(huì)回復(fù)原狀。安培力總與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直。為了使電流表表盤的刻度均勻，兩磁極間裝有極靴，極靴中間又有一個(gè)鐵質(zhì)圓柱。這樣，極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向，線圈無(wú)論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，表盤的刻度就是均勻的了”。線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變。所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。〖板書設(shè)計(jì)〗1.1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力一、安培力的方向①安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面掌心→磁感線進(jìn)入②左手定則四指→電流方向拇指→安培力方向③平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用:同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。二、安培力的大小F=ILB①平行時(shí)：F＝0θ=0時(shí)，平行：F＝0②有夾角時(shí)：F=ILBsinθθ=90時(shí)，垂直：F＝BIL彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直接的長(zhǎng)度；相應(yīng)的電流沿L由始端向末端。三、磁電式電流表〖教學(xué)反思〗①學(xué)生在電流和磁場(chǎng)是否垂直上缺乏空間想象力，要讓他們學(xué)會(huì)用手去判斷，讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)中體會(huì)。②教學(xué)中，制造懸念，科學(xué)方法教育一直處于教學(xué)的主線隱含中。通過(guò)信息技術(shù)的融合，更加清晰形象的展示了通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)受力情況，有助于學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。③幾何磁電式電流表教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)教育，加強(qiáng)了物理與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力〖教材分析〗洛倫茲力是安培力的延續(xù)，也為下一節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》做好基礎(chǔ)。本節(jié)起到承上啟下的作用。用作左手定則判斷負(fù)電荷的受力情況比較容易出錯(cuò)，這點(diǎn)是本節(jié)的難點(diǎn)容之一?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶通過(guò)觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，體會(huì)洛倫茲力概念的生成?？茖W(xué)思維∶通過(guò)洛倫茲力方向及大小的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?？茖W(xué)探究：運(yùn)用陰極射線管研究洛倫茲力，能在具體問(wèn)題中用左手定則判斷洛倫茲力方向。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)電視顯像管工作原理分析，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：洛倫茲力的大小計(jì)算和方向判定。教學(xué)難點(diǎn)：用左手定則判定洛倫茲力的方向?！冀虒W(xué)過(guò)程〗一、新課引入我們知道，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力；我們還知道，帶電粒子的定向移動(dòng)形成了電流。那么，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力嗎？如果有，力的方向和大小又是怎樣的呢？展示圖片：介紹陰極射線管——觀察電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置。二、新課教學(xué)（一）洛倫茲力的方向課本的演示實(shí)驗(yàn)：觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（閱讀），分別用動(dòng)圖展示①?zèng)]有磁場(chǎng)時(shí)的徑跡，②有磁場(chǎng)（改變磁場(chǎng)）時(shí)的徑跡?，F(xiàn)象1：由于電子束的速度很快重力可以忽略，所以這次咱看到的軌跡是一條直線。現(xiàn)象2：加上一個(gè)這個(gè)方向的磁場(chǎng)，那么軌跡就會(huì)向下彎曲，而不再是直線?，F(xiàn)象3：把磁場(chǎng)方向調(diào)換過(guò)來(lái)，那么電子束的軌跡變?yōu)橄蛏蠌澢?。這些現(xiàn)象說(shuō)明電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到磁場(chǎng)對(duì)它的作用力，電子束受到磁場(chǎng)的力的作用，徑跡發(fā)生了彎曲。這個(gè)現(xiàn)象由荷蘭物理學(xué)家洛倫茲于1895年發(fā)現(xiàn)，為了紀(jì)念他就把這種力稱為洛倫茲力。結(jié)論：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力。問(wèn)題：那么洛倫茲力和安培力之間存在怎么樣的關(guān)系呢？1.洛倫茲力與安培力的關(guān)系在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線會(huì)受到安培力的作用，導(dǎo)線必須有電流通過(guò)才有可能受到安培力，而電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，導(dǎo)線中每一個(gè)定向移動(dòng)的電荷都會(huì)受到洛倫茲力的作用，所以洛倫茲力的矢量和就是安培力，公式表達(dá)那就是F安=N·F洛。也可以說(shuō)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)，而安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。即通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力，實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2.洛倫茲力與磁場(chǎng)、電子速度的關(guān)系剛才的實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲，根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件，可知并洛倫茲力的方向與電子的運(yùn)動(dòng)方向并不在同一條直線上，導(dǎo)致了電子運(yùn)動(dòng)方向變化。實(shí)驗(yàn)表明運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向，與運(yùn)動(dòng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。和前面一樣畫成立體圖形就是這樣的。即洛倫茲力垂直于B垂直于v，也就是垂直于Bv所在的平面，但是B與v不一定垂直。問(wèn)題：那么洛倫茲力的方向要怎么判斷呢？3.洛倫茲力的方向思考與討論：我們?cè)?jīng)用左手定則判定安培力的方向。能不能用類似的方法判定運(yùn)動(dòng)電荷的受力方向?剛才說(shuō)了安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，判斷安培力的方向用左手定則。哪洛倫茲力的方向當(dāng)然也可以用左手定則了。現(xiàn)在用這個(gè)圖來(lái)檢驗(yàn)一下看看。安培力的左手定則，是這樣的四指指向電流方向，磁感線扎手心，拇指方向就是安培力方向。電流是由電荷運(yùn)動(dòng)形成的，我們以正電荷為例，用法跟之前完全一樣。即伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。即掌心→磁感線進(jìn)入左手定則四指→正電荷方向拇指→正電荷受力方向不過(guò)要注意一下電流方向，對(duì)于正電荷，電流方向就是它的運(yùn)動(dòng)方向；對(duì)于負(fù)電荷，電流方向就與它運(yùn)動(dòng)方向相反?；仡檮偛诺难菔緦?shí)驗(yàn)。磁感線由N極指向s極，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，四指要指向電流的方向，電子是負(fù)電荷所以電流方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，那么拇指指向就是洛倫茲力的方向。電子束就向上彎曲，與咱們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。課堂練習(xí)例1：試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力的方向。解題提示：應(yīng)用左手定則，注意負(fù)電荷，電流方向就與它運(yùn)動(dòng)方向相反。（二）洛倫茲力的大小上次咱說(shuō)了安培力和洛倫茲力的關(guān)系。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。那我們就根據(jù)這個(gè)關(guān)系來(lái)推導(dǎo)洛倫茲力的大小。思考與討論：如何由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式？1.設(shè)靜止導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的速度都是v，單位體積的粒子數(shù)為n。算出一段導(dǎo)線中的粒子數(shù)，這就是在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)橫截面S的粒子數(shù)。如果每個(gè)粒子的電荷量記為q，由此可以算出q與電流I的關(guān)系。I=nqsv2.寫出這段長(zhǎng)為vt的導(dǎo)線所受的安培力F安。F安=BIL=B·nqsv·vt3.求出每個(gè)粒子所受的力，它等于洛倫茲力F洛。這時(shí)許多中間量，如n、v、s、t等都應(yīng)不再出現(xiàn)。這樣我們就得出來(lái)單個(gè)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的表達(dá)式。電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：F洛=qvB式中力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷量q、速度v的單位分別為牛頓（N）、特斯拉（T）、庫(kù)侖（C）、米每秒（m/s）。剛才討論過(guò)程中，導(dǎo)線和B方向垂直，那v也就和B垂直。這也是這個(gè)公式的使用條件。即①當(dāng)v垂直B時(shí)：F洛=qvB②當(dāng)v∥B時(shí)：F洛=0。問(wèn)題：如果v和B不垂直，比如像這個(gè)圖這樣，又該怎么算呢？很簡(jiǎn)單，只需要將v這樣正交分解。垂直于v的分量等于vsinθ，平行于v的分量等于vcosθ，平行于v的分量不產(chǎn)生洛倫茲力，只有垂直于v的分量產(chǎn)生洛倫茲力。把它乘上F洛=qvB，就得F洛=qvBsinθ當(dāng)θ=0時(shí)sinθ=0，也就是前面說(shuō)的兩者平行：F洛=0。當(dāng)θ=90時(shí)inθ=1，也就是前面說(shuō)的兩者垂直：F洛=qvB。（三）電子束的磁偏轉(zhuǎn)洛倫茲力的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)速度方向垂直，當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受到洛倫茲力的作用，就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。顯像管電視機(jī)中就應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理。展示顯像管圖片：介紹顯像管。顯像管中有一個(gè)電子槍，工作時(shí)它能發(fā)射高速電子。撞擊熒光屏，就能發(fā)光?？墒牵芗?xì)的一束電子打在熒光屏上只能使一個(gè)點(diǎn)發(fā)光，要使整個(gè)熒光屏發(fā)光，就要靠磁場(chǎng)來(lái)使電子束偏轉(zhuǎn)了。思考與討論從圖中可以看出，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。1.要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?（垂直紙面向外，注意四指的方向）2.要使電子束打在B點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?（垂直紙面向里）3.要使電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化?實(shí)際上，在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像圖那樣不斷移動(dòng)（動(dòng)圖展示電視的光點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程），這在顯示技術(shù)中叫作掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫作一場(chǎng)，電視機(jī)中的顯像管每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。課堂練習(xí)例2：在圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。具有不同水平度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器。試證明帶電粒子具有速度時(shí)，才能沿著圖示座線路徑通過(guò)這個(gè)速度選擇器。解：由電場(chǎng)特性知帶正電粒子受到向下的電場(chǎng)力，大小是F電=qE。由左手定則知收到的向上的洛倫茲力，大小F洛=qVB當(dāng)兩者大小相等時(shí)，粒子才沿圖示的直線運(yùn)動(dòng)，即：〖板書設(shè)計(jì)〗1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1.洛倫茲力∶運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力。2.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn);洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。3.洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)，又垂直于速度，即垂直于，v和B所組成的平面。但是B與v不一定垂直。掌心→磁感線進(jìn)入4.左手定則四指→正電荷方向拇指→正電荷受力方向θ=0時(shí)，平行：F＝05.：F=qvBsinθθ=90時(shí)，垂直：F＝qvB〖教學(xué)反思〗①學(xué)生通過(guò)電流與電荷的關(guān)系，很容易理解安培力與洛倫茲力之間的關(guān)系，但在判斷負(fù)電荷的受力時(shí)用手不夠靈活，要多加練習(xí)。②教學(xué)中，因?yàn)橛邪才嗔Φ闹R(shí)作為基礎(chǔ)，那么洛倫茲力的公式的推導(dǎo)，完全可以參照安培力的，所以不用花過(guò)多的時(shí)間在推導(dǎo)上，應(yīng)該把時(shí)間用在如何判斷洛倫茲力的方向上。1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)〖教材分析〗帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高考經(jīng)常考查的內(nèi)容之一，教材采用了實(shí)驗(yàn)探究加理論分析與推導(dǎo)的方式進(jìn)行教學(xué)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)把抽象化為形象，帶著得到的感性材料，再進(jìn)行理論分析，讓學(xué)生在這一學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究方法有所體會(huì)，并且在學(xué)習(xí)過(guò)程中嘗到成功的喜悅?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶察洛倫茲力作用下的圓周運(yùn)動(dòng)，體會(huì)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響?？茖W(xué)思維∶通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)半徑、周期公式的推導(dǎo)，析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，體會(huì)數(shù)學(xué)方法在物理中的重要作用?？茖W(xué)探究：采用洛倫茲力演示儀，通過(guò)控制變量法，研究影響電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的因素。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶借助數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的過(guò)程，感悟科學(xué)推理的重要意義?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的受力分析及運(yùn)動(dòng)徑跡。教學(xué)難點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的受力分析及運(yùn)動(dòng)徑跡。〖教學(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、洛倫茲力演示儀等?！冀虒W(xué)過(guò)程〗一、新課引入在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，常常要研究帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。如果沿著與磁場(chǎng)垂直的方向發(fā)射一束帶電粒子，請(qǐng)猜想這束粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡，你猜想的依據(jù)是什么?二、新課教學(xué)（一）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)對(duì)粒子進(jìn)行受力情況，受到洛倫茲力的作用且方向與帶電粒子初速度的方向垂直，所以洛倫茲力只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小，洛倫茲力對(duì)粒子起到了向心力的作用。所以，沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，即：結(jié)論：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。思考與討論：垂直射入磁場(chǎng)的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周的半徑可能與哪些因素有關(guān)?周期可能與哪些因素有關(guān)?（二）帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期洛倫茲力提供了它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力，即F洛=F向設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，運(yùn)動(dòng)速度為v。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。洛倫茲力大小為qvB，向心力表達(dá)式選用，則qvB=先約分再整理一下，半徑r=從這個(gè)結(jié)果可以看出，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與它的質(zhì)量、速度成正比，與電荷量、磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比。那么它的周期式子怎么樣的呢？這里我們先觀察觀察帶電粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡。先看這樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。（全部用演示儀演示給學(xué)生看，也可以做成動(dòng)圖展示出來(lái)）這一個(gè)洛倫茲力演示儀，這個(gè)是它的結(jié)構(gòu)圖。它主要由玻璃泡和電子槍、勵(lì)磁線圈等部分組成。線圈有電流通過(guò)時(shí)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，可以看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向與紙面垂直。給電子槍加上足夠高的電壓，電子會(huì)沿著與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的方向射了出來(lái)。適當(dāng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，咱就能看到電子束軌跡彎曲成一個(gè)圓。為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的結(jié)果呢？不加磁場(chǎng)時(shí)觀察電子束的徑跡。觀察的結(jié)果是一條直線。給勵(lì)磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圏中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場(chǎng)，觀察電子束的徑跡。圓周運(yùn)動(dòng)。保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化。徑跡的半徑減少。保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出射電子的速度，觀察電子?xùn)|徑跡的變化。徑跡的半徑增加。通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)計(jì)算它的周期。周期T=這里的r=剛才算過(guò)了，將它代入。約分得T=從這個(gè)公式可以看出周期由磁場(chǎng)和粒子的荷質(zhì)比決定，而與粒子的速度和軌道半徑?jīng)]有關(guān)系。課本例題一個(gè)質(zhì)量為1.67×10-27kg電荷量為1.6×10-l9C的帶電粒子，以5×105m/s的初速度沿與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。求∶粒子所受的重力和洛倫茲力的大小之比；粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑（3）粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。分析依據(jù)所給數(shù)據(jù)分別計(jì)算出帶電粒子所受的重力和洛倫茲力，就可求出所受重力與洛倫茲力之比。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受洛倫茲力并做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由此可以求出粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑及周期。解（1）粒子所受的重力G=mg=1.67×10-27kg×9.8N=1.64×10-26N所受的洛倫茲力F=qvB=1.6×10-19×5×105×0.2N=1.6×10-14N重力與洛倫茲力之比可見(jiàn)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力遠(yuǎn)大于重力，重力作用的影響可以忽略。（2）帶電粒子所受的洛倫茲力為F=qvB洛倫茲力提供向心力，故qvB=由此得到粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑（3）粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期課堂練習(xí)例1：電子以1.6×106m/s的速度沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入B＝2.0×10-4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。求電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期。解:洛倫茲力提供向心力，首先列：qvB=先約分再整理一下，半徑r=。代入數(shù)據(jù)得r=4.55×10-2m。周期T=，將r代入，約分得T=代入數(shù)據(jù)得T=1.76×10-6s。〖板書設(shè)計(jì)〗1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.勻速直線運(yùn)動(dòng)（v//B）。2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)（v⊥B）〖教學(xué)反思〗①本節(jié)課的內(nèi)容比較少，可以適當(dāng)?shù)闹v解一些練習(xí)冊(cè)上的練習(xí)加以鞏固，要是與后面一節(jié)合起來(lái)上又會(huì)顯得時(shí)間不夠用講解得不會(huì)細(xì)致。②注意半徑和周期的表達(dá)式不是公式，在使用時(shí)還要列出洛倫茲力提供向心力的表達(dá)式。1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器〖教材分析〗本節(jié)內(nèi)容屬于洛倫茲力的應(yīng)用，教材介紹了質(zhì)譜儀、多級(jí)加速器和回旋加速器。值得重點(diǎn)介紹的是質(zhì)譜儀的用途，它可以精確測(cè)定粒子的比荷，分析同位素的重要作用。回旋加速器注意它半徑與周期對(duì)粒子加速的影響。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶知道其質(zhì)譜儀和回旋加速器工作原理，會(huì)解決帶電粒子運(yùn)動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題?？茖W(xué)思維∶通過(guò)帶電粒子在質(zhì)譜儀和回旋加速器中的運(yùn)動(dòng)分析，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?？茖W(xué)探究：了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的結(jié)構(gòu)，知道其工作原理，會(huì)解決帶電粒子加速的相關(guān)問(wèn)題。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)質(zhì)譜儀和回旋加速器在實(shí)際生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)譜儀和回旋加速器工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：回旋加速器中粒子的加速周期與電場(chǎng)變化周期之間的關(guān)系的表達(dá)式?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件〖教學(xué)過(guò)程〗一、新課引入在科學(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。利用所學(xué)的知識(shí)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)方案，以便分開電荷量相同、質(zhì)量不同的帶電粒子嗎?二、新課教學(xué)（一）質(zhì)譜儀我們知道，電場(chǎng)可以對(duì)帶電粒子施加作用力，磁場(chǎng)也可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子施加作用力，可以利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。由可知，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與質(zhì)量有關(guān)，如果B、v相同，m不同，則r不同，這樣就可以把不同的粒子分開。19世紀(jì)末，湯姆孫的學(xué)生阿斯頓就按照這樣的想法設(shè)計(jì)了質(zhì)譜儀，并用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖-20和氖-22，證實(shí)了同位素的存在。后來(lái)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，質(zhì)譜儀已經(jīng)成為一種十分精密的儀器，是科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具。質(zhì)譜儀是用來(lái)分離同位素的、檢測(cè)它們的相對(duì)原子質(zhì)量和相對(duì)豐度的儀器。用它測(cè)定的原子質(zhì)量的精度超過(guò)化學(xué)測(cè)量方法。（最后動(dòng)圖展示質(zhì)譜儀分離同位素的畫面）1.下質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)。①粒子源：能生成離子束。②加速電場(chǎng)：離子束經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)獲得了一定的速度。③偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后打到照相底片的某個(gè)位置。④照相底片：粒子在底片上顯示出相應(yīng)的位置。（最后動(dòng)圖展示帶電粒子在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)畫面）2.質(zhì)譜儀的工作原理①在電場(chǎng)中被加速而得到的速度，可以用動(dòng)能定理求解，解方程得。②在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，洛倫茲力提供向心力，r就等于。聯(lián)立以上兩式于是就有。粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后打到照相底片的某個(gè)位置。③在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)的距離為xx=2r解得：。由這個(gè)式子可知同位素電荷量相同，但質(zhì)量有微小差別。那x就會(huì)不同，也就是說(shuō)在照相底片上會(huì)打到不同的位置，從而在底片上出現(xiàn)一系列的分立的亮線，這就稱為質(zhì)譜線或譜線。一根譜線對(duì)應(yīng)著一種質(zhì)量的離子。④由上式可得粒子的質(zhì)量和比荷，由這個(gè)式子可以知道，質(zhì)譜儀可以準(zhǔn)確的測(cè)出各種同位素的原子質(zhì)量。質(zhì)譜儀的原理就是這樣。課堂練習(xí)例1：同一種帶電粒子以不同的速度垂直磁場(chǎng)便捷、垂直磁感線射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知：帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？這些速度的大小關(guān)系為？三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分貝到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間的大小關(guān)系是？解題提示：（1）同一種帶電粒子進(jìn)入同一磁場(chǎng)，速度不同使軌道半徑不同，所以帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有三個(gè)。（2）r1<r2<r3，由，得v1<v2<v3。（3）周期T1=T2=T3，軌道均為半圓，所用時(shí)間為半個(gè)周期，故時(shí)間關(guān)系為t1=t2=t3。（二）回旋加速器要認(rèn)識(shí)原子核內(nèi)部的情況，必須把核"打開"進(jìn)行"觀察"。然而，原子核被強(qiáng)大的核力約束，只有用極高能量的粒子作為"炮彈"去轟擊，才能把它"打開"。產(chǎn)生這些高能"炮彈"的"工廠"就是各種各樣的粒子加速器。1.多級(jí)直線加速器可以利用靜電力對(duì)帶電粒子做功，從而增加粒子的動(dòng)能，qU=ΔEk，加速電壓越高，粒子獲得的動(dòng)能就越高。然而產(chǎn)生過(guò)高的電壓在技術(shù)上是很困難的。解決上述困難的一個(gè)途徑是采用多次（多級(jí)）加速的方法，困難是加速裝置要很長(zhǎng)。解決上述困難的途徑是把加速電場(chǎng)“卷起來(lái)”，利用磁場(chǎng)改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，讓粒子如此往復(fù)"轉(zhuǎn)圈圈"式地被加速。于是，人們依據(jù)這個(gè)思路設(shè)計(jì)出了用磁場(chǎng)控制軌道、用電場(chǎng)進(jìn)行加速的回旋加速器。2.回旋加速器（1）回旋加速器基本構(gòu)造在真空容器中存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，里面有兩個(gè)D形金屬盒，這是高頻電源里面有粒子源，最后這個(gè)粒子引出裝置。兩個(gè)D形盒隔開相對(duì)放置上面加高頻交變電壓，在這個(gè)間隙處就會(huì)產(chǎn)生高頻交變電場(chǎng)。由于金屬盒的屏蔽作用，金屬盒內(nèi)部的電場(chǎng)為零。（2）回旋加速器工作原理①粒子源：A0處的粒子源某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以一定的初速度v0進(jìn)入下方D形盒。②在下方勻強(qiáng)磁場(chǎng)中：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半個(gè)周期后到達(dá)縫隙邊緣A1處。③在電場(chǎng)中：如果這時(shí)候間隙處正好是是向上的電場(chǎng)，那粒子就會(huì)被加速，速率由v0變?yōu)関1。接著從處進(jìn)入上方D形盒。④在上方勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繼續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。我們知道粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，由于粒子的速度增加了，所以半徑也相應(yīng)增加，所以會(huì)到達(dá)這個(gè)處。如果這時(shí)電場(chǎng)方向正好變成向下，粒子將再次加速速率變成v2。如果能一直這樣下去，粒子就會(huì)不斷的加速。（最后動(dòng)圖展示帶電粒子在回旋加速器中的運(yùn)動(dòng)畫面）困難：那么怎么控制電場(chǎng)的變化呢？必須得保證粒子從上面出來(lái)時(shí)電場(chǎng)方向向下，從下面出來(lái)時(shí)電場(chǎng)向上。那么粒子，每一次都會(huì)被加速。我們以前就知道磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期對(duì)一定的帶電粒子和一定的磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)周期是不變的，盡管粒子的速率和半徑一次比一次大，運(yùn)動(dòng)周期卻始終不變。所以粒子每次在D形盒中完成半個(gè)周期所需的時(shí)間都是一樣的。辦法：如果在兩盒間加一個(gè)交變電場(chǎng)，使它也以同樣的周期往復(fù)變化，那就可以保證粒子每經(jīng)過(guò)電場(chǎng)時(shí)，都正好趕上適合的電場(chǎng)方向而被加速。即：只要讓電場(chǎng)的頻率跟粒子的圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相同就可以了。這個(gè)頻率就是周期的倒數(shù)即粒子的速率越大，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越大。當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與D形盒半徑R相同時(shí)，即r=R，粒子將會(huì)從粒子引出口飛出D形盒，結(jié)束加速的過(guò)程。附加知識(shí)：r=R時(shí)，即可以得出最大速度以及相應(yīng)的最大動(dòng)能可見(jiàn)粒子能獲得的最大動(dòng)能取決于D形盒半徑R和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，與加速電壓的大小無(wú)關(guān)。那加速電壓在這里充當(dāng)什么角色？加速電壓越大，每次速度的增量Δv越大，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變化Δr也越大。粒子在D形盒中繞的圈數(shù)少，加速的次數(shù)少，粒子的加速時(shí)間短。反之，則加速的次數(shù)多，加速的時(shí)間長(zhǎng)?；匦铀倨魅秉c(diǎn)這個(gè)過(guò)程看似可以一直進(jìn)行下去，但實(shí)際上由于相對(duì)論的效應(yīng)，粒子的質(zhì)量會(huì)隨著速度增，圓周運(yùn)動(dòng)的周期也增加，這樣電場(chǎng)于運(yùn)動(dòng)不在同步，也就沒(méi)辦法加速了。課堂練習(xí)例2：回加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為0開始加速。根據(jù)回旋加速器的這些數(shù)據(jù)估算該粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能。解：當(dāng)帶電粒子離開回旋加速器時(shí)其速度達(dá)到最大，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由求得又因?yàn)?，把上式代入得所以，要提高加速粒子的最終能量，應(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑r。與加速電壓高低無(wú)關(guān)。如已知加速電壓為U，忽略在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求加速的次數(shù)和加速的總時(shí)間。解：每次加速得到的動(dòng)能EK=qU加速的次數(shù)就是最終獲得的能量除以每次獲得的能量qU，把帶入，約分就是這樣。如果忽略粒子在運(yùn)動(dòng)間隙處運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，那加速的總時(shí)間，等于加速次數(shù)n乘以每次減速間隔運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，你可以自己計(jì)算一下，最后結(jié)果就是這樣?！及鍟O(shè)計(jì)〗1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器1.質(zhì)譜儀①在電場(chǎng)中加速：。②在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，洛倫茲力提供向心力：③在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)的距離為x=2r④由上式可得粒子的質(zhì)量和比荷，2.多級(jí)直線加速器①加速原理：在電場(chǎng)中加速，qU=ΔEk。②缺點(diǎn)：占有的空間范圍大3.回旋加速器①當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與D形盒半徑R相同時(shí)：r=R最大速度最大動(dòng)能加速次數(shù)：加速總時(shí)間：②缺點(diǎn)：受相對(duì)論影響，無(wú)法一直加速〖教學(xué)反思〗①作為帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的知識(shí)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)找那個(gè)廣泛應(yīng)用的實(shí)例，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)的能力。②回旋加速器有沒(méi)有局限性，可以先讓學(xué)生討論，然后老師在提示在相對(duì)論的制約下不能無(wú)限的增大速度的，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到儀器都是有局限性的。2.1楞次定律〖教材分析〗本節(jié)內(nèi)容在感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件基礎(chǔ)上來(lái)開展的，與前面的不同，本節(jié)是從感應(yīng)電流的方向的角度來(lái)考慮問(wèn)題。楞次定律是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，楞次定律是學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)，也為下一章的交流電做鋪墊，所以是重點(diǎn)。它涉及的因素多（原磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，磁通量變化、原電流和感應(yīng)電流方向等），關(guān)系復(fù)雜多變；規(guī)律比較隱蔽，抽象性和概括性很強(qiáng)，表述方法多樣，因此是難點(diǎn)內(nèi)容。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)非常困難。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶理解楞次定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì).?？茖W(xué)思維∶通過(guò)楞次定律和右手定則對(duì)電流方向的判斷，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?？茖W(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究歸納判斷感應(yīng)電流方向的過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探究在物理規(guī)律形成中的作用。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)楞次定律中能量轉(zhuǎn)化分析，體會(huì)守恒思想的重要意義，感受科學(xué)家對(duì)規(guī)律的研究過(guò)程，學(xué)習(xí)他們對(duì)工作嚴(yán)肅認(rèn)真不怕困難的科學(xué)態(tài)度?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：1.楞次定律的獲得及理解。2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。3.利用右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線是感應(yīng)電流的方向。教學(xué)難點(diǎn)：楞次定律的理解及其應(yīng)用?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、導(dǎo)線、線圈、電流計(jì)等。〖教學(xué)過(guò)程〗朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還兩岸猿聲啼不住，輕舟已過(guò)萬(wàn)重山。這首人們耳熟能詳?shù)奶圃?shī)，曾給我們帶來(lái)多少愉悅和幻想呀!如今，詩(shī)人筆下的三峽，不僅風(fēng)景秀麗依然，更在為祖國(guó)的建設(shè)作著巨大的貢獻(xiàn)。三峽水電站安裝著32臺(tái)巨型發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量2250萬(wàn)千瓦。千年流淌的滾滾長(zhǎng)江，正在煥發(fā)器青春。這是三峽發(fā)電機(jī)組和發(fā)電量。電廠里巨大的發(fā)電機(jī)怎么會(huì)發(fā)出這么多電來(lái)?磁生電有什么規(guī)律呢?這一章我們將進(jìn)一步去認(rèn)識(shí)電與磁的規(guī)律。一、新課引入線圈與電流表相連，把磁體的某一個(gè)磁極向線圈中插入、從線圈中抽出時(shí)，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下偏轉(zhuǎn)的方向不同，這說(shuō)明感應(yīng)電流的方向并不相同。感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)?（動(dòng)圖展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程）二、新課教學(xué)（一）影響感應(yīng)電流方向的因素電流的方向，看不見(jiàn)摸不著，那怎么辦呢？對(duì)了，電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向通過(guò)它我們可以推斷電流方向。電流的方向可以看到了，下面來(lái)看實(shí)驗(yàn)。課本實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素電流的方向可以看到了，下面來(lái)看實(shí)驗(yàn)。把器材都連接好，然后把條形磁鐵的N極分別插入線圈和從線圈中拔出。將磁鐵翻轉(zhuǎn)，然后把S極分別插入線圈和從線圈中拔出。記下電流表的偏轉(zhuǎn)方向，然后推算出電流方向。問(wèn)題1：電流方向有了，它跟什么有關(guān)呢？這要看電流是怎么產(chǎn)生的？咱們知道感應(yīng)電流是由磁通量變化引起的。那電流方向應(yīng)該也和:它有關(guān)，具體是什么關(guān)系呢？先把磁場(chǎng)找出來(lái)，條形磁鐵磁感線外部是N到S，所以磁鐵的磁場(chǎng)是這樣的。先看這兩個(gè)，當(dāng)磁鐵靠近或插入線圈時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量增大。但是感應(yīng)電流的方向卻不是一樣的，說(shuō)明磁通量增加不能判斷感應(yīng)電流的方向。同樣當(dāng)磁鐵離開或從線圈中拔出時(shí)也一樣。說(shuō)明磁通量的增減不能判定感應(yīng)電流的方向，即實(shí)驗(yàn)并不能直接顯示出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系。問(wèn)題2：那該怎么判斷感應(yīng)電流的方向呢？進(jìn)一步分析可以想到，磁體周圍存在磁場(chǎng)，感應(yīng)電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。感應(yīng)電流磁場(chǎng)的磁通量與磁體磁場(chǎng)的磁通量有沒(méi)有聯(lián)系呢?由于線圈的橫截面積是不變的，磁通量的變化可以用磁場(chǎng)的變化來(lái)體現(xiàn)。感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)的方向有關(guān)，我們應(yīng)該選擇磁體的磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)進(jìn)行分析。即：通過(guò)中介：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)來(lái)判斷。下面先看甲圖的情況，為了更加清晰的說(shuō)明問(wèn)題，通過(guò)表格來(lái)比較圖。磁鐵磁場(chǎng)的方向，條形磁鐵磁感線外部是N到S，但是我們研究的是穿過(guò)線圈的那部分磁場(chǎng)，其它的不考慮，所以磁鐵磁場(chǎng)的方向是向下的。感應(yīng)電流方向：圖中已經(jīng)標(biāo)出了感應(yīng)電流的方向，俯視圖，逆時(shí)針?lè)较?。感?yīng)電流的磁場(chǎng)方向：磁場(chǎng)方向我們用右手定則就好了，這個(gè)是一個(gè)通電螺線管，所以根據(jù)右手螺旋定則，四指電流環(huán)繞方向，拇指就是N極所指的方向。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是向下的。同理乙圖也是如此。（為了更加清晰的展示這個(gè)過(guò)程使用動(dòng)圖展示）線圈內(nèi)磁通量增加情況圖號(hào)磁鐵磁場(chǎng)的方向感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針（俯視）向上乙向上順時(shí)針（俯視）向下所以當(dāng)磁鐵靠近或插入線圈時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量增大，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和磁鐵的磁場(chǎng)方向相反。再來(lái)看這丙丁這個(gè)兩個(gè)，穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)的方向是向下，感應(yīng)電流方向是順時(shí)針（俯視），感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是向下的。丁也是穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)的方向是向上，感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針（俯視），感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是向上的。線圈內(nèi)磁通量增加情況圖號(hào)磁鐵磁場(chǎng)的方向感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針（俯視）向下丁向上逆時(shí)針（俯視）向上所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁鐵離開或從線圈中拔出時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和磁鐵的磁場(chǎng)方向是相同的。也就是說(shuō)，甲乙線圈磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和磁鐵的磁場(chǎng)方向是相反的。丙丁線圈磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和磁鐵的磁場(chǎng)方向是相同的。可以概括為增反減同。問(wèn)題3：這時(shí)感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，對(duì)磁通量的變化有何影響呢？當(dāng)穿過(guò)回路的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，它會(huì)阻礙磁通量增大。當(dāng)穿過(guò)回路的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，他會(huì)阻礙磁通量減小。也就是說(shuō)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化，這就是楞次定律。（二）楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。用它來(lái)判斷感應(yīng)電流方向，但是它不能直接得到感應(yīng)電流的方向，只是可以找到感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，再右手螺旋定則就可以得到感應(yīng)電流的方向了。它的整個(gè)過(guò)程是這樣的原磁場(chǎng)（指穿過(guò)回路的磁場(chǎng)）引起閉合電路磁通量的變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)奧斯特電流的磁效應(yīng)，它會(huì)激發(fā)磁場(chǎng)。我們稱為感應(yīng)電流磁場(chǎng)（增反減同），它反過(guò)來(lái)會(huì)阻礙閉合電路磁通量的變化，這個(gè)過(guò)程就是這樣的。1.理解阻礙咱們已經(jīng)學(xué)過(guò)了楞次定律，他的關(guān)鍵在于阻礙。從不同的方向來(lái)理解：①誰(shuí)在阻礙？感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。②阻礙誰(shuí)？阻礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身。不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)方向相反。③那怎么阻礙呢？當(dāng)穿過(guò)回路的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，他會(huì)阻礙磁通量增大。當(dāng)穿過(guò)回路的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，也就是增反減同。④最后阻礙效果如何呢？阻礙不是阻止，阻礙的結(jié)果是阻礙磁通量變化變得慢了，但最終還是要變。所以阻礙不一定相反、阻礙不是阻止。2.楞次定律與能量守恒。先來(lái)看一個(gè)神奇的實(shí)驗(yàn)。（動(dòng)圖展示磁鐵通過(guò)鋁管）為什么磁鐵下落得慢？實(shí)驗(yàn)分析：可以把實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化成：一塊兒條形磁鐵N極向下自由下落，穿過(guò)一個(gè)螺線管。磁鐵N極在下，所以穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)是這樣的。當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增大。根據(jù)增反減同感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是這樣的，根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，可以將螺線管兒看做這樣一個(gè)電磁鐵。同名磁極相互排斥，阻礙磁鐵向下運(yùn)動(dòng)。這是當(dāng)磁鐵靠近時(shí)，那當(dāng)磁鐵離開線圈時(shí)呢？這時(shí)磁鐵s極向上，所以穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)是這樣的。磁極遠(yuǎn)離線圈，因此穿過(guò)線圈的磁通量減小。根據(jù)增反減同，所以感應(yīng)磁場(chǎng)的方向是這樣的。如果再把線圈兒看做一個(gè)電磁鐵，電磁鐵的下端為N極，這倆是同名磁極，相互吸引阻礙磁鐵離開線圈。上述現(xiàn)象可以概括為來(lái)拒去留，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，從而阻礙磁通量變化。這就可以解釋思考與討論的現(xiàn)象了。思考討論：把磁鐵靠近（遠(yuǎn)離）一個(gè)掉著的鋁環(huán)，會(huì)有什么現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)演示）①鋁環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，鋁環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)從而產(chǎn)生相互排斥的現(xiàn)象。②產(chǎn)生相互吸引的現(xiàn)象。再回過(guò)來(lái)看磁鐵，穿過(guò)線圈過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。讓磁鐵自由下落高度h，此時(shí)的速度記為v，拿走線圈讓磁鐵下落相同的高度h，此時(shí)的速度記為v0。沒(méi)有線圈時(shí)：EP減少→Ek0。有線圈時(shí)：EP減少→Ek0，還有電能。因?yàn)闊o(wú)論是使磁鐵接近或離開線圈兒都受到一個(gè)阻力的作用。所以下落同樣高度時(shí)，速度要比自由落體小。下落高度一樣，磁鐵重力勢(shì)能減少量是一樣的，但有線圈時(shí)末速度小所以末動(dòng)能小。也就是說(shuō)此時(shí)有一部分重力勢(shì)能沒(méi)有轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F的動(dòng)能，丟失的重力勢(shì)能去了哪里呢？對(duì)了線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，丟失的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成電能啦。由此可見(jiàn)楞次定律也遵循能量守恒定律，阻礙過(guò)程伴隨著能量轉(zhuǎn)化?？偨Y(jié)：楞次定律也遵循能量守恒定律，它對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙表現(xiàn)為來(lái)拒去留，在阻礙過(guò)程中伴隨著能量轉(zhuǎn)化。3.楞次定律的應(yīng)用它的基本步驟是：以右圖為例。一方向：明確原磁場(chǎng)的方向。條形磁鐵的N極向下，根據(jù)磁鐵的外部磁感線從N極到S即，所以穿過(guò)線圈的磁感方向向下（一定要注意是穿過(guò)要研究的線圈的磁場(chǎng)方向）。二變化：判斷磁通量如何變化。磁通量是在增加還是減少，磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，所以磁通量在增加。三阻礙：根據(jù)原磁場(chǎng)方向和磁通量變化，利用增反減同確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。原磁場(chǎng)方向下在增多，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上。四一抓：根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。右手定則式子是這樣的，彎曲的四指是電流方向，拇指是磁場(chǎng)方向。所以電流方向是這樣的。總結(jié)：一方向、二變化、三阻礙、四一抓。以上討論的例子里，他的磁通量變化是由于磁鐵運(yùn)動(dòng)引起的，電路變化也能引起磁通量變化，這次咱們來(lái)看課本的例子。課本例題課本例題例題1：法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖所示，軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個(gè)線圈，當(dāng)M線圈電路中的開關(guān)斷開的瞬間，線圈N中的感應(yīng)電流沿什么方向？在這里先要了解一個(gè)只是，電流變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)（這是前面學(xué)習(xí)過(guò)的奧斯特的電流磁效應(yīng)），這個(gè)磁場(chǎng)可以可以沿著鐵心傳遞，即所謂的磁路。解題提示：辦法一方向、二變化、三阻礙、四一抓。按照步驟來(lái)看一方向：先找原磁場(chǎng)的方向。沒(méi)斷開開關(guān)時(shí)，M中的電流方向是這樣的，根據(jù)右手螺旋定則，磁場(chǎng)方向是這樣的，因此N線圈中原磁場(chǎng)的方向是向下的。二變化：明確磁通量的變化。開關(guān)斷開的瞬間，鐵環(huán)中的磁場(chǎng)迅速減弱，穿過(guò)線圈N中的磁通量減少。三阻礙：根據(jù)原磁場(chǎng)方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場(chǎng)磁通量減小，感應(yīng)磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向一樣，也朝下。四一抓：用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應(yīng)磁場(chǎng)方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線圈中感應(yīng)電流方向應(yīng)該是這樣的。由此可見(jiàn)，電流方向的判斷方法依然適用。下面我們?cè)倏匆粋€(gè)更加復(fù)雜一點(diǎn)兒的例子。例題2：在長(zhǎng)直載流導(dǎo)線附近有一個(gè)矩形線圈ABCD，線圈與導(dǎo)線始終在同一個(gè)平面內(nèi)。線圈在導(dǎo)線的一側(cè)左右平移時(shí)，其中產(chǎn)生了A-B-C-D-A方向的電流。已知距離載流直導(dǎo)線較近的位置，磁場(chǎng)較強(qiáng)。請(qǐng)判斷：線圈在向哪個(gè)方向移動(dòng)?解題提示：按照步驟來(lái)看一方向：先找原磁場(chǎng)的方向。導(dǎo)線中的電流方向是這樣的，根據(jù)右手螺旋定則，磁場(chǎng)方向是這樣的，左邊是打點(diǎn)出來(lái)，右邊是打叉進(jìn)去。變化：明確磁通量的變化?，F(xiàn)在是不知道磁通量的變化，但是知道了感應(yīng)電流的方向。所以先看一抓，用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應(yīng)磁場(chǎng)方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)該是這樣的打點(diǎn)出來(lái)。和原磁場(chǎng)方向相反，利用增反減同，說(shuō)明穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)磁通量減小，題目中說(shuō)距離載流直導(dǎo)線較近的位置，磁場(chǎng)較強(qiáng)。所以是遠(yuǎn)離導(dǎo)線，即向右運(yùn)動(dòng)。（三）右手定則咱們知道導(dǎo)體切割磁感線也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，那怎么判斷感應(yīng)電流的方向呢？用前面學(xué)的楞次定律當(dāng)然可以，但還有更簡(jiǎn)單的方法。先來(lái)看這樣思考討論的例子。思考與討論：一根金屬棒CD放在金屬導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒CD在磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)時(shí)。我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路?當(dāng)導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)這個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁通量是増大還是減小?（感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的?導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的?解答：1.組成的閉合回路只有CDEF，所以研究的是CDEF。當(dāng)金屬棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，回路的面積增大所以穿過(guò)回路的磁通量增大。根據(jù)增反減同所以感應(yīng)磁場(chǎng)垂直紙面向外。4.用右手螺旋定則，可以知道回路中的感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針的。用楞次定律來(lái)判斷，需要經(jīng)過(guò)四步，邏輯性強(qiáng)，過(guò)程繁瑣。有這樣一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法：伸開右手讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向，這就是右手定則。右手定則使用非常方便?？催@個(gè)例子：U形磁鐵N極在上金屬棒向右運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流朝哪兒呢？N極在上，所以磁感線是向下的。磁感線穿掌心，右手掌心向上，大拇指指向運(yùn)動(dòng)方向，此時(shí)四指向里，因此感應(yīng)電流的方向是向里的。在剛才的例子中，磁感應(yīng)強(qiáng)度必需與導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向和導(dǎo)線的感應(yīng)電流方向兩兩垂直?；氐絼偛诺睦?，使用右手定則來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向，只需伸出右手即可。問(wèn)題1：原來(lái)還學(xué)過(guò)左手定則，那什么時(shí)候用哪只手呢？1.右手定則與左手定則右手定則，用來(lái)來(lái)判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電流方向的，還有就判斷電流磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁感線的方向。左手定則，用來(lái)判斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向或者運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向?？梢院?jiǎn)單概括：“力”→“丿”向左邊→左手，“電和線”→“し”都是向右邊→右手。聯(lián)系：“四指”和“手掌”的放法和意義是相同的，唯一不同的是拇指的意義。四指都是指向電流方向，磁感線都是扎手心。問(wèn)題2：咱已經(jīng)學(xué)過(guò)了右手定則和楞次定律，他們都可以判斷感應(yīng)電流的方向，那兩者之間是什么關(guān)系呢？2.右手定則與楞次定律楞次定律右手定則區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體適用范圍各種電磁現(xiàn)象只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況應(yīng)用用于磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例楞次定律的使用范圍更廣，右手定則可以看做楞次定律的一種特殊情況。課堂練習(xí)例1：在圖中，線圈M和線圖P繞在同一個(gè)鐵芯上。(1)當(dāng)閉合開關(guān)S的一瞬間，線圈P中感應(yīng)電流的方向如何?(2)當(dāng)斷開開關(guān)S的一瞬間，線圈P中感應(yīng)電流的方向如何?解：按照步驟來(lái)看，一方向：先找原磁場(chǎng)的方向。開關(guān)閉合瞬間，M中的電流方向是這樣的，根據(jù)右手螺旋定則，磁場(chǎng)方向是這樣的向右，磁場(chǎng)可以沿著鐵芯傳遞，因此P線圈中原磁場(chǎng)的方向是向右的。二變化：明確磁通量的變化。開關(guān)閉合瞬間，P線圈中的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng)，穿過(guò)線圈p中的磁通量增加。三阻礙：根據(jù)原磁場(chǎng)方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場(chǎng)磁通量增加，感應(yīng)磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向相反，向左。四一抓：用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應(yīng)磁場(chǎng)方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線圈p中感應(yīng)電流方向應(yīng)該是這樣的：從左過(guò)電流表到右。開關(guān)斷開與之相反。例2：在圖中CDEF是金屬框，框內(nèi)存在著如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體MN向右移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)用據(jù)次定律判斷MNDC和MNEF兩個(gè)電路中感應(yīng)電流的方向。解法一：導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)，直接用右手定則。磁感線是向下的，磁感線穿掌心，右手掌心向上，大拇指指向運(yùn)動(dòng)方向，此時(shí)四指向由M到N，因此感應(yīng)電流的方向是從M到N。電流到達(dá)N節(jié)點(diǎn)后向兩邊分流，所以有MNDC中感應(yīng)電流方向：M→N→C→D→M，MNEF中感應(yīng)電流方向：M→N→F→E→M。也可用楞次定律。解法二：按照步驟來(lái)看一方向：先找原磁場(chǎng)的方向。先研究MNDC，MNDC磁場(chǎng)方向是垂直紙面向里。二變化：明確磁通量的變化。MN向右移動(dòng)，MNDC的面積減少，所以磁通量減少。三阻礙：根據(jù)原磁場(chǎng)方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場(chǎng)磁通量減少，感應(yīng)磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向相同，垂直紙面向里。四一抓：用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應(yīng)磁場(chǎng)方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線框MNDC中感應(yīng)電流方向應(yīng)該是這樣的：M→N→C→D→M（順時(shí)針）。反之，MNEF中感應(yīng)電流方向：M→N→F→E→M（逆時(shí)針）?！及鍟O(shè)計(jì)〗2.1楞次定律1.楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律的兩種描述∶增反減同，來(lái)拒去留。楞次定律的應(yīng)用步驟①方向∶明確原磁場(chǎng)方向②變化∶判斷磁通量如何變化③阻礙∶利用增反減同確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向④一抓∶利用安培右手定則判斷感應(yīng)電流方向4.右手定則〖教學(xué)反思〗①楞次定律的內(nèi)容比較多，如果全部都講完，一節(jié)課不夠，但是不講學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)就不完整。所以本課內(nèi)容安排1.5個(gè)課時(shí)。②教學(xué)中，著重理解好楞次定律中的阻礙，原磁場(chǎng)的方向、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向、磁通量的變化等這些概念。具體解題應(yīng)用上，給學(xué)生總結(jié)了一套解題的步驟。但更多是的在理解的基礎(chǔ)上靈活應(yīng)用。③學(xué)生對(duì)增反減同、來(lái)拒去留、增縮減擴(kuò)的理解感到困難，以為是新的定理。增反減同從磁場(chǎng)方向來(lái)理解，來(lái)拒去留是從相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力方向來(lái)理解，增縮減擴(kuò)主要從安培力的合力來(lái)理解，但最終都是楞次定律中的“阻礙”。2.2法拉第電磁感應(yīng)定律〖教材分析〗法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)這章節(jié)的核心內(nèi)容。從知識(shí)延伸拓展上看，它與電磁場(chǎng)和穩(wěn)定電流有緊密聯(lián)系，又是下一章交變電流的基礎(chǔ)。它既是本章的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。在以前我們已經(jīng)學(xué)習(xí)并掌握了恒定電流、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、電源電動(dòng)勢(shì)和磁通量的相關(guān)知識(shí)，已經(jīng)構(gòu)建起變化量和變化率的概念。學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)困難不大?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，體會(huì)物理觀念的生成過(guò)程?？茖W(xué)思維∶通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解法拉第電磁感應(yīng)定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式，體會(huì)物理模型建立及物理方法在物理規(guī)律形成中的作用。科學(xué)探究：經(jīng)歷分析推理得出法拉第電磁感應(yīng)定律的過(guò)程，體會(huì)用變化率定義物理量的方法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶感受科學(xué)家對(duì)規(guī)律的研究過(guò)程，學(xué)習(xí)他們對(duì)工作嚴(yán)肅認(rèn)真不怕困難的科學(xué)態(tài)度。〖教學(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律。教學(xué)難點(diǎn)：平均電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、發(fā)電機(jī)、學(xué)生電源、開關(guān)、線圈、條形磁鐵等?！冀虒W(xué)過(guò)程〗一、新課引入穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)？動(dòng)態(tài)圖展示：導(dǎo)體棒切割磁感線的過(guò)程。二、新課教學(xué)問(wèn)題：感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)？動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)一：導(dǎo)體棒切割磁感線。用金屬棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，但是當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度越快時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)越大，越慢時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)越小，看來(lái)感應(yīng)電流的大小與金屬棒的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)二：把條形磁體往下插入線圈。當(dāng)插入速度很快時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)大；當(dāng)能插入速度很慢時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)小?？磥?lái)感應(yīng)電流的大小和插入磁鐵的快慢有關(guān)。實(shí)驗(yàn)分析：上述兩個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)中，插入磁鐵越快，會(huì)導(dǎo)致線圈中的磁場(chǎng)變化越快，那穿過(guò)線圈的磁通量變化也越快。同樣的金屬棒運(yùn)動(dòng)越快回路中面積變化就越快，穿過(guò)回路的磁通量變化也越快。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明，當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量變化越快時(shí)，回路中的感應(yīng)電流就越大，而在回路中電阻一定的情況下，感應(yīng)電流的大小可能與磁通量變化的快慢有關(guān)，而磁通量變化的快慢就是磁通量的變化率。也就是說(shuō)，感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率有關(guān)。通過(guò)下面的做一做來(lái)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。做一做實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，線圈的兩端與電壓表相連。將強(qiáng)磁體從長(zhǎng)玻璃管上端由靜止下落，穿過(guò)線圈。分別使線圈距離上管口20cm、30cm、40cm和50cm,記錄電壓表的示數(shù)以及發(fā)生的現(xiàn)象。

分別改變線圈的匝數(shù)、磁體的強(qiáng)度，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，得出定性的結(jié)論。結(jié)論：感應(yīng)電流的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。（一）電磁感應(yīng)定律在閉合回路中要有電流通過(guò)，那這個(gè)電路一定有電源。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路里有感應(yīng)電流，那自然也一定有電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是在電磁感應(yīng)中產(chǎn)生，被稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而產(chǎn)生他的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。所以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中可以沒(méi)有感應(yīng)電流，但一定會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)際上是先有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后看電路閉合情況才決定有沒(méi)有電流。兩者的關(guān)系滿足閉合電路歐姆定律，即。前面說(shuō)了感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率有關(guān)。所以閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律。用磁通量的變化量除以變化的時(shí)間就是它的變化率。這個(gè)式子就表示E與磁通量的變化率成正比。這個(gè)k就是比例常量，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)k就等于1。所以電磁感應(yīng)定律也可以寫成這樣（單匝線圈）（n匝線圈）我們知道磁通量Φ=BS，那么磁通量的變化就可以是磁場(chǎng)變化、正對(duì)面積變化、兩者同時(shí)變化引起的。所以上述表達(dá)式又可以延伸為：①磁通量的變化是由磁場(chǎng)變化引起時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S，則。②磁通量的變化是由面積變化引起時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS，則。③如果磁通量的變化是由面積和磁場(chǎng)變化共同引起時(shí)，則根據(jù)定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有。課堂練習(xí)例1：關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說(shuō)法正確的是（）A.穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B.穿過(guò)線圈的磁通量為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為0C.穿過(guò)線圈的磁通量的變化越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大解題提示：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。也就是磁通量的變化與時(shí)間的比值。例2：一個(gè)1000匝的線圈，在0.4s內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果線圈的電阻是10Ω，把一個(gè)電阻為990Ω的電熱器連接在它的兩端，通過(guò)電熱器的電流是多大？解題提示：。接入電阻后電路如圖所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律有（二）導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)前面我們已經(jīng)學(xué)過(guò)導(dǎo)線切割磁感線，磁通量會(huì)變化便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且可以用這個(gè)公式來(lái)算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。現(xiàn)在咱們來(lái)研究它另一種更常用的算法。比如這個(gè)金屬幫在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌之間的這一段長(zhǎng)度是L，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，當(dāng)金屬棒以速度v切割磁感線，你知道產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少嗎？用這個(gè)式子來(lái)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，咱就得找到的比值，先說(shuō)ΔΦ，他等于磁感應(yīng)強(qiáng)度乘以面積的變化量，即ΔΦ=B·ΔS…………①接下來(lái)重點(diǎn)算一下ΔS，假設(shè)金屬棒從MN到M1N1運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是Δt，在這段時(shí)間里，他運(yùn)動(dòng)了這段距離就是v·Δt，而金屬棒在導(dǎo)軌之間的這一段長(zhǎng)度是L，所以用長(zhǎng)乘以寬就是這段時(shí)間內(nèi)面積的變化量，即ΔS=Lv·Δt…………②把②帶進(jìn)①這個(gè)公式得ΔΦ=B·Lv·Δt…………③接著把③帶回這個(gè)公式得，上下約去Δt就得到了E=BLv這就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的另一種算法。其中B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，L是切割磁感線的導(dǎo)線長(zhǎng)度，v是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。在剛才的推導(dǎo)中，磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)的方向，導(dǎo)體棒放置的方向和導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向，三者是相互垂直的。所以這個(gè)公式要成立，有兩個(gè)條件必須滿足。第一，B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第二，B、L、v相互垂直。問(wèn)題1：要是B、v不垂直怎么計(jì)算呢？1.導(dǎo)體斜割磁感線比如磁場(chǎng)是這樣的豎直向下，導(dǎo)體棒為L(zhǎng)垂直于紙面這樣放置，斜向下運(yùn)動(dòng)。它與磁場(chǎng)的夾角是θ，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又是多少呢？你已經(jīng)學(xué)過(guò)只有導(dǎo)體切割磁感線時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若把這個(gè)速度分解成這兩個(gè)方向的分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ平行于磁感線的分量v2=vcosθ。你會(huì)發(fā)現(xiàn)只有在這個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)才會(huì)切割磁感線，也就才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以在計(jì)算電動(dòng)勢(shì)時(shí)，速度v得代入它在水平方向的分量E=BLvsinθ當(dāng)θ=0時(shí)，v與B平行，不切割磁感線，所以E＝0。當(dāng)θ=90時(shí)，v與B垂直，切割磁感線，所以E＝BLv。能夠和前面的很好對(duì)應(yīng)，大家使用這個(gè)公式時(shí)一定要注意角度的問(wèn)題。問(wèn)題2：要是L、v不垂直又該如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？2.L為有效切割長(zhǎng)度方法：要找切割磁感線的分速度，把速度分解成平行于導(dǎo)線的分量和垂直于導(dǎo)線的分量。顯然只有垂直于導(dǎo)線的分量才會(huì)切割磁感線，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvsinθ這個(gè)式子也可以寫成這樣E=BvLsinθ，這個(gè)Lsinθ在圖中來(lái)看就是這一段長(zhǎng)度，也就是導(dǎo)線垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的投影。即有效切割長(zhǎng)度，為導(dǎo)線垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的投影。以后如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直，但是卻和運(yùn)動(dòng)方向有夾角時(shí)，就用有效切割長(zhǎng)度來(lái)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。例如：這個(gè)導(dǎo)線，現(xiàn)在分為兩段，所以我們分兩段找它們?cè)谒俣确较虻耐队?。圓弧切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，你就可以用連接圓弧首尾的線段來(lái)代替，也是投影。3.兩個(gè)公式的比較E＝BLv適用范圍普遍適用磁場(chǎng)變化：面積變化：S：線圈內(nèi)部磁場(chǎng)的面積導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)相互垂直研究對(duì)象回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)某部分導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)物理意義Δt：某一段時(shí)間平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v：瞬時(shí)速度瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)然這也不完全絕對(duì)，若這個(gè)Δt趨近于零，這個(gè)公式算出的也是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若這個(gè)v是平均速度，那這個(gè)公式算出的就是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。課堂練習(xí)例3：當(dāng)航天飛機(jī)在環(huán)繞地球的軌道上飛行時(shí)，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機(jī)保持相對(duì)靜止，兩者用導(dǎo)電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運(yùn)行。衛(wèi)星位于航天飛機(jī)正上方，它與航天飛機(jī)間的距離是20.5km，衛(wèi)星所在位置的地磁場(chǎng)為B＝4.6×10-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飛機(jī)和衛(wèi)星的運(yùn)行速度是7.6km/s，求纜繩中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解：可以看成是導(dǎo)體切割磁感線。E=BLV=7.2×103V如圖，若接入的電阻R=14Ω，ab的電阻為0.4Ω，求感應(yīng)電流的大??？由閉合電路歐姆定律：?jiǎn)栴}3：既然導(dǎo)體棒切割磁感線會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，那么誰(shuí)提供非靜電力呢？思考與討論如圖，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)，并因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體棒中自由電荷相對(duì)于紙面的運(yùn)動(dòng)大致沿什么方向?為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷是正電荷。導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否總會(huì)沿著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)?為什么?導(dǎo)體棒哪端的電勢(shì)比較高?以上討論不必考慮自由電荷的熱運(yùn)動(dòng)。分析：當(dāng)金屬棒往右運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些正負(fù)電荷也往右運(yùn)動(dòng)，所以在其電荷在磁場(chǎng)中就會(huì)受到洛倫茲力的作用。根據(jù)左手定則，正電荷受向上的洛倫茲力，負(fù)電荷手向下的洛倫茲力。當(dāng)然，題目說(shuō)了自由電荷是正電荷，所以只有正電荷自由移動(dòng)到金屬棒上端，下端因?yàn)槭フ姾啥鴰ж?fù)電，在正電荷移動(dòng)過(guò)程中形成電流，和右手定則的判定的方向也是一致的。隨著金屬棒的運(yùn)動(dòng)下面會(huì)帶負(fù)電，上面帶正電，這樣在金屬棒內(nèi)部就會(huì)建立一個(gè)電場(chǎng)，所以運(yùn)動(dòng)的電子除了要受洛倫茲力以外，還會(huì)再受到一個(gè)電場(chǎng)力，直到洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡為止。自由電荷就不再移動(dòng)了。C端因?yàn)榫奂写罅康恼姾?，所以電?shì)高，把導(dǎo)體棒看成一個(gè)電源，它就相當(dāng)于電源的正極。動(dòng)態(tài)圖展示：導(dǎo)體棒切割磁感線的微觀過(guò)程。4.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)①由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)②非靜電力是洛倫茲力提供③導(dǎo)體棒就相當(dāng)于與電源④導(dǎo)體棒還會(huì)受到安培力的作用〖板書設(shè)計(jì)〗2.2法拉第電磁感應(yīng)定律1.電磁感應(yīng)定律閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。①磁場(chǎng)變化引起時(shí)，則。②面積變化引起時(shí)，則。③面積和磁場(chǎng)變化共同引起時(shí)，則。θ=0，v與B平行，不切割磁感線，E＝0導(dǎo)體棒切割磁感線E=BLvsinθθ=90時(shí)，v與B垂直，切割磁感線，E＝BLv①l為切割磁感線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的投影②兩個(gè)公式的比較③動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)〖教學(xué)反思〗①本節(jié)課的拓展內(nèi)容比較多，也是比較抽象的。主要分為兩部分一個(gè)磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，另一個(gè)是導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的特殊表達(dá)式。講解好相應(yīng)的拓展內(nèi)容有助于學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。只是在時(shí)間的的掌控上注意把節(jié)奏。②教學(xué)中，因?yàn)橛星懊鎸W(xué)習(xí)過(guò)的磁通量的變化、以及變化率、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、恒定電路等的知識(shí)作為基礎(chǔ)，在推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)的表達(dá)式上就比較輕松，比較困難的是兩個(gè)公式的比較，以及使用的范圍。③法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)起來(lái)比較繁瑣，它是由實(shí)驗(yàn)推出理論，然后總結(jié)成公式。這就要先分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論，才能推導(dǎo)公式。這些是比較枯燥的估計(jì)學(xué)生也不大能夠集中注意力聽。后面還有公式的運(yùn)用和公式的變形，這些都是比較抽象，但是又是十分重要的知識(shí)點(diǎn)。本節(jié)課應(yīng)試圖改變這種枯燥的課題氛圍，在課堂中大量采用動(dòng)圖的形式展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，達(dá)到吸引學(xué)生注意力的目的。當(dāng)然也有一些不足之處，如時(shí)間把握得還不夠到位，問(wèn)題的設(shè)置還不夠精煉，對(duì)于學(xué)生情緒的變化沒(méi)能夠及時(shí)轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)等。2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)〖教材分析〗感生電動(dòng)勢(shì)和前面的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)。渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在生產(chǎn)、生活記實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面有許多應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)渦流及其成因，渦流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)等。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)例分析后得出概念即可?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶通過(guò)感生電場(chǎng)及感生電動(dòng)勢(shì)的提出，體會(huì)物理概念的產(chǎn)生過(guò)程?？茖W(xué)思維∶通過(guò)渦流的實(shí)例分析，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?？茖W(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)探究，知道什么是電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，并能分析二者的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，以及實(shí)質(zhì)?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。〖教學(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：1.渦流的概念及其應(yīng)和實(shí)例分析。2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。教學(xué)難點(diǎn)：電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、電磁驅(qū)動(dòng)演示儀、示教電表、示教電動(dòng)機(jī)等。〖教學(xué)過(guò)程〗一、新課引入（展示動(dòng)態(tài)圖片：半邊鐵鍋煮蛋）在電磁爐的爐盤下有一個(gè)線圈。電磁爐工作時(shí)，它的盤面并不發(fā)熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會(huì)發(fā)熱。你知道這是為什么嗎?二、新課教學(xué)（一）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1.感生電動(dòng)勢(shì)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋經(jīng)過(guò)研究后提出：變化的磁場(chǎng)能夠在它的周圍產(chǎn)生一種電場(chǎng)線是閉合曲線的電場(chǎng)。叫作感生電場(chǎng)。這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由電荷產(chǎn)生的。將閉合導(dǎo)體放入變化的磁場(chǎng)中后，變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷受到感生電場(chǎng)的作用力發(fā)生定向移動(dòng)，從而形成感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為感生電動(dòng)勢(shì)。感生電動(dòng)勢(shì)的成因：感生電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)電荷做功。在上圖中產(chǎn)生的感生生場(chǎng)就會(huì)使這個(gè)電子加速，剛才說(shuō)的這個(gè)裝置，就叫做電子感應(yīng)加速器。（動(dòng)圖展示：電子感應(yīng)加速器。）2.電子感應(yīng)加速器①電子感應(yīng)加速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速，最終獲得很大的速度和能量。②電子感應(yīng)加速器的原理如圖磁場(chǎng)方向由下向上，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。電子帶負(fù)電，它在電場(chǎng)中受力的方向與電場(chǎng)方向相反。所以為使電子加速，產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较颉８鶕?jù)楞次定律，為使真空室中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)該由弱變強(qiáng)。也就是說(shuō)，為使電子加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)該由小變大。（二）渦流實(shí)驗(yàn)：把絕緣導(dǎo)線纏繞在塊狀的鐵芯上。導(dǎo)線中通有交流電。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到什么？分析：當(dāng)導(dǎo)線中通有交流電時(shí)，鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，由于鐵心可以導(dǎo)電，因此他從內(nèi)向外可以看作是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的方形回路。那么在這些回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，放出熱量。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到鐵芯明顯發(fā)熱。渦流的概念：把塊狀金屬置于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電流在金屬塊內(nèi)形成一個(gè)個(gè)閉合回路，很像水的漩渦，因此他們叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。1.渦流的作用——真空冶煉爐知道了渦流產(chǎn)生的原因，再來(lái)說(shuō)說(shuō)他有什么用。當(dāng)金屬塊的電阻比較小時(shí)，形成的渦流的電流強(qiáng)度就會(huì)很大，進(jìn)而產(chǎn)生大量的焦耳熱。工業(yè)上的感應(yīng)冶煉爐，就是利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)熔煉金屬。如圖，冶煉爐外繞有線圈，冶煉爐內(nèi)裝有待冶煉的金屬。將大功率的高頻交流電源與線圈連接后，高頻交流電在線圈兒內(nèi)激發(fā)出很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這時(shí)爐內(nèi)被冶煉的金屬中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，并釋放出大量的焦耳熱，從而將待冶煉的金屬融化。（動(dòng)圖展示：渦流冶煉金屬）真空冶煉爐的優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，能量損失小，溫度容易控制，能避免雜質(zhì)混入等。2.實(shí)例分析——電磁爐你要是覺(jué)得剛才的例子都不容易見(jiàn)得著，我再給你說(shuō)個(gè)你一定見(jiàn)過(guò)的東西，電磁爐。它的原理圖是這樣的，把電磁爐接入頻率較低的交流電，電流經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路整流變?yōu)楦哳l交流電，高頻交流電通入線圈后，線圈周圍就產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場(chǎng)，當(dāng)電磁爐上放有專用的鍋具時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)磁體制成的鍋底中產(chǎn)生無(wú)數(shù)的渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，進(jìn)而達(dá)到加熱鍋內(nèi)食物的目的。這個(gè)鍋是有金屬導(dǎo)體制成的才得，所以你知道半邊鍋煮雞蛋的原理了嗎。3.渦流的熱效應(yīng)的防止雖然渦流可以有很多用途但有時(shí)候他也會(huì)造成麻煩。比如當(dāng)變壓器工作時(shí)，他的鐵心中會(huì)產(chǎn)生很大的渦流，使鐵心放熱，從而浪費(fèi)大量的電能，甚至還可能燒壞儀器。常見(jiàn)的儀器中電動(dòng)機(jī)也存在相同的問(wèn)題。方法：一是增大鐵芯材料的電阻率，比如用硅鋼來(lái)制做鐵芯，由于硅鋼的電阻率比普通鋼大得多，使得鐵心的電阻也增大了很多，這樣渦流的熱損耗就大大降低。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼屁大了很多，這樣蝸牛的熱損耗就大大降低啦。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊的硅鋼鐵芯。這樣也可以增大回路電阻，削弱渦流的發(fā)熱。4.渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用應(yīng)用：機(jī)場(chǎng)安檢用的安檢，軍事上用的探雷器，還有尋找地下礦產(chǎn)的探測(cè)等。原理：把金屬探測(cè)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化一下是這樣。他工作時(shí)讓變化的電流通過(guò)線圈，產(chǎn)生不斷變化的磁場(chǎng)。如果探測(cè)器靠近金屬，就能在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這渦流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)影響探測(cè)器的磁場(chǎng)，讓探測(cè)器發(fā)出報(bào)警聲。（三）電磁阻尼思考與討論一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中，分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響?磁電式儀表的線圈常常用鋁框骨架、把線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向?由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流，鋁框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的?安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響?分析：根據(jù)楞次定律的右手定則，可知線框的感應(yīng)電流方向如圖所示，再根據(jù)左手定則可知安培力方向如圖所示，正好與運(yùn)動(dòng)的方向相反，起到阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)的作用。鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)分析：磁感線從右向左，當(dāng)鋁框在向右轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針，即左邊電流出來(lái)，右邊進(jìn)去。切割磁感線的只有兩邊的這兩根，根據(jù)左手定則安培力方向如圖所示，阻礙鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)。像剛才這兩個(gè)個(gè)例子中，由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。應(yīng)用：磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺。實(shí)例分析1：電磁阻尼能使震動(dòng)和擺動(dòng)迅速停止的特點(diǎn)，應(yīng)用在了很多電學(xué)儀器中，如電壓表和電流表使用時(shí)要求指針的外頭很快停下來(lái)，以便準(zhǔn)確讀數(shù)。在制作電流表時(shí)，把電路板的線圈繞在鋁框上，當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈帶動(dòng)指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中產(chǎn)生渦流進(jìn)而出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針能很快的靜止下來(lái)。實(shí)例分析2：（動(dòng)圖展示）靈敏電流計(jì)的指針太過(guò)靈活，很容易在運(yùn)輸時(shí)由于擺動(dòng)而折斷。為了避免這種情況，在運(yùn)輸時(shí)常常用導(dǎo)線把正負(fù)兩個(gè)接線柱連在一起，使表內(nèi)的線圈和接線柱構(gòu)成一個(gè)閉合回路，這樣如果它的指針擺動(dòng)，就會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，接著出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針很快的停止運(yùn)動(dòng)就不容易折斷。（四）電磁驅(qū)動(dòng)當(dāng)磁場(chǎng)靜止，金屬塊或線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力，使金屬塊或線圈兒很快停止運(yùn)動(dòng)。反過(guò)來(lái)，如果線圈不動(dòng)，讓磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，那么線圈兒也會(huì)受到安培力。咱們來(lái)看一個(gè)利用電磁驅(qū)動(dòng)的演示模型。演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，一個(gè)鋁框放在蹄形磁體的兩個(gè)磁極間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)磁體，觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)。怎樣解釋鋁框的運(yùn)動(dòng)?（動(dòng)圖展示）分析：當(dāng)搖動(dòng)把手，旋轉(zhuǎn)U型磁鐵時(shí)穿過(guò)鋁框的磁通量發(fā)生變化，鋁框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鋁框受到安培