2019-2020年高中物理《磁场对运动电荷的作用力》教案2 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理磁场对运动电荷的作用力教案2 新人教版选修3-1一、教学目标1、在物理知识方面的要求：了解什么是洛仑兹力。明确通电导线在磁场中的受力是其中运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的宏观体现。掌握判断洛仑兹力方向的法则。能够推导应用洛仑兹力大小的公式（f=qvB）（推导洛仑兹力大小的计算公式（f=qvB）有些抽象，学生不易认识和理解，是教学的难点；且可能有多种方法，应加以注意。）。2、通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察能力、分析问题的能力。二、方法引导学生用分析、猜想、实验（观察）、理论验证的科学方法探求新知识。三、教具感应圈、阴极射线管、条形磁铁。四、主要教学过程第一步：通过逻辑推理，说明微观本质与宏观现象的一致性。（一）复习导入新课分析问题、猜测运动电荷在磁场中会受到磁场力，安培力是大量运动电荷所受到的磁场力的宏观体现。（二）进行新课推理：再引导学生推理：既在导线中定向运动的电荷会受到磁场力的作用，那么不在导线中而是空间定向运动的带电微观粒子（电子、质子、各种离子等）也应受到磁场力的作用。第二步：通过演示实验，证明上述推理的正确性。1、实验验证（观察）磁场对运动电荷存在着力的作用，引入洛仑兹力定义，介绍荷兰物理学家洛伦兹。第三步：根据洛沦兹力是安培力的微观本质推导洛沦兹力的方向、大小和特点2、（1）引导学生联系安培力方向问题的判断，推理确定-研究磁场方向与磁场力方向的关系，（2）引导学生总结并实验验证左手定则是否适用。（3）强调左手定则：四指指向 3、大小推导(师生共同讨论得出)方法一：（1）如何用（单位体积内含的运动电荷数n，每个电荷电量为q，电荷的平均定向移动速率是v，导线的横截面积是S）n、q、v、S来表示通电导线中的电流强度I？教师画图点拨，（2）如何从合力的观点出发用洛仑兹力f来表达安培力F的值？（当通电导线垂直于磁场时）教师点拨，学生自己讨论得出 F=LIB=Mf（M为导线中电荷总数）（3）让学生自己根据上面二个式子推出一个运动电荷垂直于磁场方向运动时受到的洛仑兹力的大小。（4）引导学生根据安培力情况分析，当电荷q以速度v垂直进入磁感应强度为B的磁场中，它所受的洛仑兹力f=Bqv（条件）。方法二：若把运动电荷在一小段时间内的径迹等效为通电直导线，则推导过程极为简单，设运动电荷定向移动速率为v，电量为q，则时间内t移动的距离等效为直导线长度，即L=vt，则通过此导线的电流强度为I=q/t，将此二式带入通电直导线所受安培力公式F=BIL，即得洛伦兹力公式F=qvB）问题：公式F=qvB中， q、v、 B的含义。 课下思考：我们如何用实验验证F=qvB成立？4、特点:引导学生逐步总结出洛仑兹力特点，且同时提到地磁场的作用（1）洛仑兹力对运动电荷不做功（2）只对运动电荷有力的作用，对静止电荷无洛仑兹力（3）洛伦兹力垂直于v和B组成的平面（三）课堂小结本节课主要研究了一种新型的力-洛仑兹力。它的方向仍然服从左手定则，它的大小用公式f=qvB计算。安培力实际上是大量规律运动的带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现。（四）课堂练习例1：“洛伦兹力”与“安培力”有什么联系？例2：如图所示，运动电荷电量为q=210-8C，电性图中标明，运动速度v=4103ms，匀强磁场磁感应强度为B=0.5T，求电荷受到的洛仑兹力的大小和方向。可以让三位同学上黑板上每人演算一小题，写出公式计算洛仑兹力的大小，并标明电荷受力方向。例3：如图3所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。（负）例4：有一束粒子，其中有正电性的、负电性的还有不带电的粒子，如何区分开它们？（五）课下练习1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则 A带电粒子速度大小改变； B带电粒子速度方向改变； C带电粒子速度大小不变； D带电粒子速度方向不变。2、如下图所示，有一恒定电流I流过长方体金属块，金属块置于与其垂直的匀强磁场B中，则金属块的上下表面哪个电势高？（六）说明洛仑兹力属于微观力学范畴，充分利用实验让学生从感性知识入手，激发学生的兴趣，在讲解重点知识时，分步运用观察实验、提问、思考、讲解、推导等手段，让同学在积极参与的过程中理解和掌握本节知识内容。根据磁场对电流有作用力和电流是电荷的定向运动提出假设：磁场对运动电荷有作用力再通过实验验证存在洛伦兹力的结论“推理假设实验验证”体现了科学的思维方法，要让学生认真体会，实验验证是非常重要的一步，要提醒学生注意观察实验。