磁场集体备课分解课件

选修 3-1,磁场,磁场备课讲座,南京师范大学附属扬子中学,史献计,教学内容,1,本章教学核心内容,磁感应强度,安培力、洛仑兹力,带电体在磁场的运动,说明：磁场及其特点与描述是本章,的基础，教学过程中要通过,具体现象与实例让学生理解,磁场的行为特征。,2,教学应当关注的几个方面, 注重渗透STS思想，联系生活实际。, 注重物理实验，为学生形成物理概念、,掌握物理规律奠定坚实的基础。除了,常规的演示实验以外，需要开发一些,实验，如“验证环形电流的磁场”、“ 用,传感器研究磁场”、“用小磁针估测磁,感应强度”、“旋转的液体”等小实验，,这些实验基本上学生都可以自己做，很,简单但蕴含着重要的科学知识。, 注重知识的应用过程，培养分析和,解决问题的能力。如 “从安培力公,式推导洛伦兹力的公式”、“推导带,电粒子在匀速圆周运动中的半径公,式、周期公式”、“霍尔效应”等，,要让学生有充分的思考与空间。, 注重学生的自主学习，引导学生积,极思考，拓展学生思维。控制变量,法、类比法、等效法、合成与分解,思想、微元法、整体与隔离法等。,3,单元课时分配建议,第一单元：,磁现象和磁场 1课时,磁感应强度 1课时,几种常见的磁场 1课时,第二单元：,磁场对通电导线的作用 2课时,磁场对运动电荷的作 1课时,带电粒子在匀强磁场中的运动 2+1 课时,第三单元,全章整体复习 1+1 课时,教学要求,教学设计,1,磁现象和磁场, 教材分析：, 教材在背景材料方面介绍了人们对磁,现象的认识过程、我国古代对磁现象,的研究、指南针的发明和郑河下西洋,等知识。, 教材详细的介绍了电流的磁效应的发,现过程，体现了物理思想（电与磁有,联系）和研究方法（奥斯特实验）。, 教学设计建议：, 充分做好演示实验，重视学生直观经验的获得:,可以通过演示实验(磁极之间的相互作用、磁铁,对铁钉的吸引、对铝等材料的不吸引)和生活生,产中涉及的磁体(喇叭、磁盘、磁带、磁卡、门,吸、电动机、电流表)来形象生动地认识磁现象。, 重视在教学中渗透STS教育思想:理论联系实际、,拓宽知识面、培养创造能力、激发学习兴趣、提,高科学素养。, 教法建议: 运用自主学习与合作学习的方式进行教,学。把学生分小组搜集素材，各组选派学生，由学,生主讲，然后师生交流与讨论，在讨论与过程形成,关于磁场的一些基本认识。,2,磁感应强度, 教材分析：磁感应强度是描述磁场力,的属性的物理量，反映了磁场强弱，,是教学重点内容，也是学生学习的难,点。要求利用控制变量的方法研究物,理量的影响因素。, 教学设计建议, 注重探究方案的设计: 做好教材上的,演示实验，也可以让学生设计实验., 注重方法的渗透：比值定义法、取元,思想、控制变量法等。, 教法建议: 引导学生类比检验电荷引入电流,元，磁感应强度类比于电场强度，比值定义,磁感应强度。然后让学生通过实验，定性探,究影响通电导线受力的因素，结合物理学家,的精确实验，给出通电导线受力的表达式，,其中的比例系数正是表征磁场强弱的物理量, 磁感应强度。, 磁感应强度的理解：根据实际情况与教,学内容的不断深入，要在教学的不同时,期逐步深化磁感应强度的理解，让学生,对磁感应强度的认识不断升华。,说明：上述7道习题从七个不同侧面,分别就磁感应强度的定义、,大小、单位、方向、叠加和,测量几个方面检测学生对磁,感应强度的认识与理解程度。,3,几种常见磁场, 教材分析：对于常见磁场磁感线分布以及,磁通量作一些了解。磁感强度是矢量，空,间某点的磁场的叠加遵循平行四边形法则。, 教学设计建议：, 认识几种常见磁场：条形磁铁、蹄形磁铁、,直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场,以及匀强磁场。, 磁感线的特点与性质：磁场中某点，磁感,线的切线方向就是该点的磁场方向；磁感,线疏密表示了磁场的强度；磁感应线是闭,合曲线；磁感线永不相交。, 磁感线的认识：学生课堂实验：在一块硬纸板的下,面放两块磁铁，并且让它们的S极相对。纸板上面,撒一些细的铁粉末。观察会发生什么现象？（铁的,粉末会自动排列起来，形成一串串曲线的样子。）,并进一步引入磁感线的概念。, 利用传感器进行研究:,（a）研究地磁场：可以利用传感器对着不同的方向，,测量并记录各个方向地磁场的大小。磁传感器探头,指向磁铁（被测磁场）S 极，即传感器指向与磁感,线方向相同时，测量值呈正值；当磁传感器探头指,向磁铁（被测磁场）N 极，即传感器指向与磁感线,方向相反时，测量值呈负值。测量显示当传感器测,量端指向北的时候，测量值最大，指向南的时候，,测量值最小，说明地理北极为 S 极，地理南极为 N 极。,（b）利用磁传感器和位移传感器，研究磁传感器与通电螺线,管之间的相对位置与磁感应强度之间的关系。推拉磁传,感器在通电螺线管中运动，由位移传感器读出位置变化，,可在实验中作出螺线管不同位置的磁感强度曲线。,（c）利用磁传感器和电流传感器，研究磁感应强度与电流之,间的关系。实验中，可以发现“电流磁感强度图线”是,过原点的直线，说明通电螺线管内的磁感强度与螺线管中,的电流呈正比关系。, 安培分子电流假说的教学:应结合环形电流产生的磁场的知识,及安培定则进行讲解，以便学生更容易理解“它的两侧相当,于两个磁极”这句话，使他们了解磁极为什么不能以单独的 N,极或 S 极存在的道理。可以用回形针、酒精灯、条形磁铁、,充磁机做好磁化和退磁的演示实验，加深学生的印象。举生,活中的例子说明，比如磁卡不能与磁铁放在一起等等。, 通过教学在不同教学阶段让学生逐渐,理解磁感线特点,说明：上述5例从不同侧面来理解磁感线。,4,磁场对通电导线的作用, 教材分析：通过控制变量的方法探究安培力,的方向，得出左手定则，通过磁感应强度的,定义得出安培力的计算公式，进而拓展到磁,场对通电线圈的作用效果，使大家认识磁电,式电流表的工作原理。通过本节的学习，应,会用公式,F,=,BIL,解答有关问题、知道左手,定则的内容，并会用它解答有关问题，知道,磁电式电流表的工作原理。, 教学设计建议：,说明：要求能够对蹄形磁铁周围磁场分布要有比较清,楚的认识。对称分割直线电流。,说明：电流的磁场与磁场对电流的作用两者要分清，,左、右手要分清。,说明：理解地磁场分布， 需要空间想象能力的支撑。,例3在地球赤道附近，一条由东向西方向放置的,导线，当通以由东向西方向的电流时，导线受到,地磁场作用力的方向如何？（竖直向下）,例4在图示电路中，导线,ab,受到安培力的方向如何？,（垂直,ab,向右上方，与竖直方向成,角）,说明：要求学生能够识别题中电,流方向与,ab,垂直的，空间,关系要分清。,例5按图示放置的螺线管和矩形线圈，通以图示,方向的电流时，如果把螺线管固定，矩形线圈可,以自由运动，那么矩形线圈将如何运动？,（矩形线圈受到螺线管的斥力作用，故向右摆动）,说明：可以借助于等效法进行判断与分析。环形电流,等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁针。,例6如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂,在磁铁,N,极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心,且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的,电流后，判断线圈如何运动？,（线圈受到安培力的合力水平向左，线圈向左摆,动）,说明：可以利用等效法，也可以利用“微元法”,进行分析与研究。,说明：通过转换研究对象，利用牛顿第三定律进行分,析与研究。, 关于磁电式电流表:建议结合实物和理论分析引导,学生弄清其结构和工作原理。, 安培力的求解方法可以从公式,F,=,BIl,、通电体在,磁场的中平衡、等效、微元法等方面进行训练与,练习，让学生掌握求解安培力的方法。, 案例：安培力大小的探究方案,矢量的分解与合成方法应用研究：,利用矢量的分解与合成研究安培力，,应用与练习题一般只需要运用,F,=,ILB,即可,5,磁场对运动电荷的作用, 教材分析：通过学习磁场对运动电荷的,作用力（洛伦兹力），知道洛伦兹力是,安培力的微观表现，会推导公式,F,=,qvB,，,并会用此公式解答有关问题，会用左手,定则解答有关带电粒子在磁场中受力方,向的问题，并知道电视机显象管的工作,原理。, 教学设计建议：, 注重探究：从宏观到微观 洛伦兹力,与安培力的关系。, 认识洛伦兹力的几个重要抓手：洛伦兹,力的概念、大小、方向；洛伦兹力的特,点；洛伦兹力与安培力的关系；电场与,磁场对电荷作用的区别；带电体在磁场,中的受力分析等。, 仔细分析：电视显像管的工作原理。在,条件允许的情况下，可让学生观察显像,管的实物，认清偏转线圈的位置、形状，,然后运用安培定则和左手定则说明从电,子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的,作用下发生偏转的。如果有可能的话，,对比一下“显像管”与 “示波管”的差异。, 通过实例理解洛仑兹力的分析与运用,例1一个长螺线管中通有恒定直流电，把一个带,电粒子（不计粒子重力）沿着管轴线射入管中，,粒子在管中做什么运动？,（匀速直线运动）,说明：了解通电螺线管内部的磁场分布情况,的基础，分析带电粒子在磁场中的受力情,况，从而判断粒子的运动。,说明：电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直,导线中的电流方向如何，电子的运动速度都是和,磁感应强度的方向是垂直的本题运动电荷带负,电，所以四指应指向其运动速度方向的反方向,磁感应强度方向、粒子的速度方向中任意一个反,向，都会导致洛伦兹力反向，如果两个都反向，,则洛伦兹力方向保持不变,说明：分别判定空穴和自由电子所受的洛,伦兹力的方向，由于四指指电流方向，,都向右，所以洛伦兹力方向都向上，它,们都将向上偏转。,p,型半导体中空穴多，,上极板的电势高；,n,型半导体中自由电子,多，上极板电势低。,说明：涉及洛伦兹力做的功，实际上只是,它的一个分力对带电小球,A,所做的正功，,它的另一个分力同时做了等量的负功，,所以洛伦兹力做的总功为零。,说明：小球在运动过程中只有重力做功，机械能,是守恒的，随着速度的增加，洛伦兹力随之,增大，是一个变力，但是小球在斜面方向上,的合力是恒力，所以小球做匀加速运动，故,本题可以用匀变速运动来处理；当速度达到,一定值时，小球对斜面的压力为零，以后小,球将离开斜面在空中运动，所以本题的位移,是小球在斜面运动的最大位移,说明：根据带电粒子在匀强磁场中所,受的洛伦兹力的规律可知，不论,粒子以怎样的速度进入磁场，如,果它受到洛伦兹力，则该力必与,磁场的方向垂直。第一种情况下，洛伦兹力沿负,z,轴方向，,故,B,的方向在,xOy,平面内，第二种情况下，洛伦兹力沿,x,轴正方向，故,B,的方向在,yOz,平面内，而同时在两个平面,内的一定是沿,y,轴方向，在第一或第二种情况下用左手定则，,可判定,B,的方向是沿,y,轴负方向。,6,带电粒子在匀强磁场中的运动, 教材分析：本节是本章的重点。本节学习,带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律，,应学会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速,圆周运动的半径公式、周期公式，并会用,它们解答有关问题。质谱仪是带电粒子在,匀强磁场中的圆周运动的应用实例，它可,以用来测定粒子的比荷。课本介绍了回旋,加速器，通过学习应了解回它的基本构造,和加速原理，知道加速器的基本用途。, 教学设计建议：, 课时安排建议：作为本章核心内容，教,学过程中要作为重点来抓。建议分为 2,课时，第1课时，学习带电粒子在匀强磁,场中的匀速圆周运动基本知识及简单应,用，第2课时，学习质谱仪、回旋加速器,等重要应用类问题。如果课时允许可以,再加一节，学习带电粒子在复合场的运动,情况，通过一些典型案例分析，让学生掌,握分析与处理这类问题的方法。, 教学方法建议：重点是要求学生自主学,习与合作学习，让学生在课堂上进行充,分的讨论。如好用洛伦兹力演示仪观察,运动电子在磁场中的偏转的实验。每项,观察之前，先进行讨论，根据洛伦兹力,的知识预测电子束的径迹，然后观察，,检验大家的预测。对于带电粒子在匀强,磁场中做匀速圆周运动的情况，提出问,题，引导学生思考、讨论，进行理论分,析，最后得出结论。质谱仪和回旋加速,器是带电粒子在磁场中运动的具体应用，,仍然以学生自己分析为主，注重培养学生,解决实际问题的能力。, 课内外习题或课外知识介绍中，与带电粒,子在磁场中运动相关的问题有以下一些，,有些是在后面学习中逐渐遇到，教师要,引导学生进行比较和整理：质谱仪、回,旋加速器、速度选择器、磁流体发电、,磁偏转、磁聚焦、电磁泵、电磁流量计、,测定导电液体的电阻、霍尔效应等。, 多解问题：,说明：由于带电粒子带电性的不确定性,造成多解。,说明：由于磁场方向的不确定性造成多解,说明：由于临界状态不唯一性造成多解,说明：由于运动方向不确定性造成多解,说明：由于运动的重复性造成多解,说明：由于运动轨迹的变化引起多解,说明：由于空间位置关系的不确定性,造成多解,注重学生科学素养的培养,发展学生创新实践能力,注重科学研究方法的渗透,发展学生科学思维能力,注重自主探究学习的训练,发展学生终身学习能力,谢谢,