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    1.2 磁场对运动电荷的作用力 ---教学评大单元分课时教学设计
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    物理选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力教案

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    这是一份物理选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力教案,共7页。教案主要包含了提出问题, 提出问题, 演示实验, 猜想假设, 建立模型, 分组讨论, 得出结论等内容,欢迎下载使用。

    课 题
    人教版高中物理·选择性必修·第二册
    第一章第2节 磁场对运动电荷的作用力
    课 型
    新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
    授课班级
    授课时间
    教学内容分析
    课标要求:
    通过实验,认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。
    教材分析:
    洛伦兹力的方向和大小是本节教材内容的重点,实验结合理论探究洛伦兹力的方向,再由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会,一定要让全体学生都参与这一过程。教材在“思考与讨论”栏目中提出的逻辑线索,实质上是为推导过程铺设的台阶,教师也可以根据学生的实际情况灵活铺设台阶,要让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。课堂教学中要求学生能根据这一逻辑线索推导出洛伦兹力的表达式。
    学情分析
    知识储备:学生已经学习了《磁场对通电导线的作用力》一节,知道如何判断安培力的方向以及如何计算安培力的大小。但对于安培力产生的原因,却还不甚清楚。
    能力基础:学生已经具备一定的逻辑推理分析能力,因此本节课可以引导学生思考安培力的产生原因,激发学生的求知欲,引入探究式学习。
    思维能力:进一步学会观察、分析、推理,培养科学思维和研究方法。认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。
    核心素养
    物理观念:通过观察电子束在磁场中的偏转,体会洛伦兹力概念的生成。
    科学思维:通过洛伦兹力方向及大小的学习,体会物理模型在探索自然规律中的作用。
    科学探究:运用阴极射线管研究洛伦兹力,能在具体问题中用左手定则判断洛伦兹力方向。
    科学态度与责任:通过电视显像管工作原理分析,体会科学技术对社会发展的促进作用。
    教学准备
    多媒体课件
    活动设计
    教学内容
    教师活动
    学生活动
    评价任务
    环节一:导入新课
    活动一:展示学习目标
    1.通过实验,认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。了解洛伦兹力在生产生活中的应用。
    2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程,体会模型建构与演绎推理的方法。经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程,进一步体会矢量分析的方法。
    3.了解显像管的基本构造及工作的基本原理,认识电子束的磁偏转,体会物理知识与科学技术的关系。
    让学生明确学习目标,做到有的放矢;
    课后根据目标,学生自我评价得失情况。
    活动二:情境导入
    创设情境,导入新课
    通过视频,为同学们展示极光的奇妙现象;引用英国科学杂志《自然》2004年4月11日刊登的一篇文章介绍对磁场对人类生活的作用。文中介绍由于南极地磁场的弱化,使得太阳的带电粒子穿透地磁场保护,造成人造卫星失事。进一步推演,甚至引起地球磁场的倒转,酝酿巨大悲剧。
    观看幻灯片,感受奇妙的物理现象,阅读物理科普知识,脑海中生成疑问,提起对本节课的学习兴趣。
    通过同学们很少见到但有确确实实存在的奇妙的或者是令人担忧的物理现象,抓住学生的思维活跃点,激发学生的好奇心,使其产生求知欲。
    环节二:新课教学
    探究洛伦兹力的方向
    活动一:演示实验——观察电子束在磁场中的偏转
    洛伦兹力
    1、实验探究
    观察电子束在磁场中的偏转
    2、实验结果分析
    试画出下述两实验结果的正视图:
    【提出问题】:在上节课的学习过程中,我们知道电流在磁场中会受到安培力的作用,那从微观角度来讲,电流的实质是什么?
    引导学生从电流的定义上来回答该问题
    【 提出问题】:
    那磁场对运动电荷是否也有作用力?
    【 演示实验】:
    首先介绍阴极射线管的原理,各部分构造,其次进行演示实验,引导学生观察思考得出结论。
    进一步提出洛伦兹力的概念:磁场对运动电荷的作用力。
    回忆旧知识,得出:电流是由电荷的定向移动形成的。
    通过思考,
    既然电流是由定向移动的电荷构成,那磁场对通电导线的作用力在微观上是否就可以理解为……
    【 猜想假设】:
    磁场对运动电荷有作用力。
    观察实验,加入磁场后,电子束发生偏振,得出磁场对运动电荷确实有作用力。
    这是本节课第一个实验探究,也是非常关键的一个演示实验。通过“提出问题-猜想假设-实验验证”的探究过程,让肉眼看不见的电子显示出运动径迹,激发学生的好奇心和求知欲---引出本节课所学习的物理概念—洛伦兹力。该实验是本节课的重点演示实验,可见度好,探究过程明了,易于同学们对抽象概念洛伦兹力形成直观认识。(完成知识与技能1)
    活动二:左手定则——判断洛伦兹力的方向
    1、洛伦兹力的方向跟哪些因素有关?

    2、洛伦兹力的方向又该如何判断呢?

    3、左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
    “三垂直”模型展示:
    4、洛伦兹力方向一定与磁场方向,电荷运动方向垂直,但电荷运动方向可和磁场运动方向成任意角,当电荷运动方向和磁场运动方向垂直时,洛伦兹力最大,平行时,洛伦兹力最小,为零。
    【 提出问题】:
    同学们想一下,在上节课中我们是如何确定安培力方向的?
    安培力的方向跟哪些因素有关?
    请同学们根据洛伦兹力的定义猜想一下,洛伦兹力的方向又可能跟哪些因素有关呢?
    对应安培力,适当提供引导
    洛伦兹力的方向又该如何判断呢
    能否通过实验验证我们的猜想,请同学分组讨论,自己设计实验过程,
    得出判断洛伦兹力方向的方法。

    在同学上讲台展示实验方法的过程中给予相关指导。

    评价学生对各种情况的归纳总结,针对其中②引导学生针对阴极射线管的原理,思考方向相反的原因(阴极射线管中发射的是电子),
    针对②提问:如果磁场方向和电荷运动方向不垂直,我们又该如何处理呢?

    演示自制“三垂直”模型,传输三者之间方向关系的直观形象,从而总结探究结论。
    洛伦兹力方向一定与磁场方向,电荷运动方向垂直,但电荷运动方向可和磁场运动方向成任意角,当电荷运动方向和磁场运动方向垂直时,洛伦兹力最大,平行时,洛伦兹力最小,为零。
    在老师引导下回忆安培力F=ILB,通过左手定则来判断方向
    方向与电流方向有关,磁场方向有关。
    而电流方向又与电荷的运动方向有关,洛伦兹力又是磁场对运动电荷的作用力,从而可以【 猜想假设】:
    磁场对电流的作用力实质上就是是磁场对运动电荷作用力。也就是说洛伦兹力可能与电荷的运动方向、磁场方向有关。

    在老师引导下,继续猜想:安培力的方向可以根据左手定则来判断,洛伦兹力是否也可以采用同样方法。

    通过思考,回答老师设问:
    所以运用左手定则四指应该指向正电荷运动的方向,这样就跟实验所得相符了!!
    有结论①、②可得可将磁场分解到平行电荷运动方向和垂直电荷运动方向。平行电荷运动方向不受洛伦兹力,垂直电荷运动方向可根据左手定则来判断。
    这是本节课的第二个实验探究,通过“提出问题-猜想假设-实验验证”得出洛伦兹力方向的判断方法。其中同学们亲自动手设计实验,发现问题,解决问题,根据实验现象,总结规律。最后讨论产生问题的原因,得出完整结论。在整个过程中,不断地发现问题,解决问题,让学生体会科学探究的艰辛,养成良好的科学探究习惯,提高科学素养
    活动三:课堂练习——利用左手定则,判断洛伦兹力的方向

    课堂练习——利用左手定则,判断洛伦兹力的方向
    课件展示习题,巡查学生完成情况
    1.自主完成
    2.小组交流
    3.学生上台演示左手定则判断洛伦兹力方向。
    评价完成情况,表扬优秀学生,鼓励未完成的学生,纠正错误做法。
    活动四:洛伦兹力的大小
    洛伦兹力的大小F为:
    F=qvBsinθ
    IL是电流元,相当于电场中的q,磁感应强度B和电场强度E对应,那么整个公式就和F=qE相对应了。
    问题:如果速度方向与磁场方向既不平行也不垂直时呢?
    ①当磁感应强度B的方向与速度v方向垂直时F=qvB
    ②当磁感应强度B的方向与速度v方向平行时F=0。
    ③当磁感应强度B的方向与速度v方向的夹角为θ时:
    F=qvBsinθ
    提出问题:能否通过安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式呢?

    动画演示通电导体中电荷的运动形式,引导学生【 建立模型】:

    长为L、截面积为S、电流为I导体在匀强磁场B中,一个带电粒子的带电量为q、单位体积带电粒子数为n、定向移动速度v,v和B的夹角为θ。

    评价学生的推导过程,并提问:在此磁场方向与电荷运动方向是垂直的,那如果磁场方向与电荷运动方向成一定夹角,我们又该如何处理?
    根据老师的引导,根据建立的模型
    【 分组讨论】:
    学生分组活动:
    ①这段导线受到安培力(F安=BIL)。
    ②运动电荷的总粒子数(N=nLS)。
    (I=nqvS)(F洛=BIL=BnqvSL)
    由安培力可看作是所有运动电荷所受洛仑兹力的合力得出:
    ③一个定向运动的带电粒子受到的磁场力为洛伦兹力(F洛=Bqv)。

    同学联系洛伦兹力方向归结②思考:可已将磁场分解到垂直电荷运动方向和平行电荷运动方向。垂直方向,可根据F洛=Bqv求解,平行方向上不受洛伦兹力。

    【 得出结论】:F洛=Bqv(B⊥v),当磁场方向与电荷运动方向成一定夹角时可将磁场方向分解到垂直电荷运动方向和平行电荷运动方向,平行电荷运动方向上不受洛伦兹力。
    这是本节课的难点,采取建立物理模型的思维方法,有利于学生直观理解,通过合作式讨论的学习方法,避免了难点问题成为老师讲解或优秀学生的推导表演。此种方法能充分发挥学生的聪明才智,培养他们合作克服困难的能力。
    活动五:洛伦兹力在生产生活中的应用
    1、电子束的磁偏转——显像管原理(学生自学)
    1、电子书的磁偏转——显像管原理。
    2、地磁场、太阳风和极光现象
    课件展示:
    1、请同学们阅读课本,运用洛伦兹力的知识,分组讨论,得出电视机显像管的工作原理,尝试解决如下问题(幻灯片展示):
    ①如果电子束打在荧光屏A点和B点,磁场应该分别沿什么方向?
    ②要使电子打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动,磁场该怎样变化?

    2、在自然界中——极光现象。
    提问:到现在,同学们能否为我们课堂开始时提到的极光问题做一个合理的解释呢?(重放录像并提示:极光只是出现在地球南北极,多媒体课件展示地磁场的分布)。
    观看课件,体会物理知识应用




    阅读课本,讨论,解决问题。










    回看引题录像,结合地磁场,分析极光现象


    思考解决问题,体会地磁场对对球生命所起的莫大的保护作用
    这部分内容是对物理知识的技术应用,充分体现STS教学理念,针对应用问题的科普性,采用阅读资料,组内讨论,加录像展示的方法,提高学生的学习兴趣,此种学习方式,融本节课的重点知识巩固于实际应用,符合新课标教改理念。
    环节三:例题讲解
    在图所示的平行板器件中,电场强度E和感应强度B相互垂直。具有不同水平度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具有速度 时,才能沿着图示座线路径通过这个速度选择器。
    多媒体展示例题
    巡视学生思考练习
    教师讲解
    思考练习
    评价学生解说过程。
    注意巡视有无学生乱用公式现象,若有,及时给予讲解纠正。
    环节四:课堂小结
    学到了什么?
    引导学生小结
    小组讨论,总结本节课得失
    环节五:作业设计
    P12 练习与应用
    1、2题
    指导学生完成练习,面批练习。
    按要求完成练习。
    从完成情况和书写情况等方面进行评价。
    主板书设计
    教学反思
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