資源簡介

1.2 磁場對運動電荷的作用力 ---教學評大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·選擇性必修·第二冊 第一章第2節 磁場對運動電荷的作用力
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求： 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。 教材分析： 洛倫茲力的方向和大小是本節教材內容的重點，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這一邏輯線索推導出洛倫茲力的表達式。
學情分析 知識儲備：學生已經學習了《磁場對通電導線的作用力》一節，知道如何判斷安培力的方向以及如何計算安培力的大小。但對于安培力產生的原因，卻還不甚清楚。 能力基礎：學生已經具備一定的邏輯推理分析能力，因此本節課可以引導學生思考安培力的產生原因，激發學生的求知欲，引入探究式學習。 思維能力：進一步學會觀察、分析、推理，培養科學思維和研究方法。認真體會科學研究最基本的思維方法:“推理—假設—實驗驗證”。
核心素養 物理觀念：通過觀察電子束在磁場中的偏轉，體會洛倫茲力概念的生成。 科學思維：通過洛倫茲力方向及大小的學習，體會物理模型在探索自然規律中的作用。 科學探究：運用陰極射線管研究洛倫茲力，能在具體問題中用左手定則判斷洛倫茲力方向。 科學態度與責任：通過電視顯像管工作原理分析，體會科學技術對社會發展的促進作用。
教學準備 多媒體課件
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環節一：導入新課 活動一:展示學習目標
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生活中的應用。 2.經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。 讓學生明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
活動二：情境導入
創設情境，導入新課 通過視頻，為同學們展示極光的奇妙現象；引用英國科學雜志《自然》2004年4月11日刊登的一篇文章介紹對磁場對人類生活的作用。文中介紹由于南極地磁場的弱化，使得太陽的帶電粒子穿透地磁場保護，造成人造衛星失事。進一步推演，甚至引起地球磁場的倒轉，醞釀巨大悲劇。 觀看幻燈片，感受奇妙的物理現象，閱讀物理科普知識，腦海中生成疑問，提起對本節課的學習興趣。 通過同學們很少見到但有確確實實存在的奇妙的或者是令人擔憂的物理現象，抓住學生的思維活躍點，激發學生的好奇心，使其產生求知欲。
環節二：新課教學 探究洛倫茲力的方向 活動一：演示實驗——觀察電子束在磁場中的偏轉
洛倫茲力 1、實驗探究 觀察電子束在磁場中的偏轉 2、實驗結果分析 試畫出下述兩實驗結果的正視圖： 【提出問題】：在上節課的學習過程中，我們知道電流在磁場中會受到安培力的作用，那從微觀角度來講，電流的實質是什么？ 引導學生從電流的定義上來回答該問題 【 提出問題】： 那磁場對運動電荷是否也有作用力？ 【 演示實驗】： 首先介紹陰極射線管的原理，各部分構造，其次進行演示實驗，引導學生觀察思考得出結論。 進一步提出洛倫茲力的概念：磁場對運動電荷的作用力。 回憶舊知識，得出：電流是由電荷的定向移動形成的。 通過思考， 既然電流是由定向移動的電荷構成，那磁場對通電導線的作用力在微觀上是否就可以理解為…… 【 猜想假設】： 磁場對運動電荷有作用力。 觀察實驗，加入磁場后，電子束發生偏振，得出磁場對運動電荷確實有作用力。 這是本節課第一個實驗探究，也是非常關鍵的一個演示實驗。通過“提出問題-猜想假設-實驗驗證”的探究過程，讓肉眼看不見的電子顯示出運動徑跡，激發學生的好奇心和求知欲---引出本節課所學習的物理概念—洛倫茲力。該實驗是本節課的重點演示實驗，可見度好，探究過程明了，易于同學們對抽象概念洛倫茲力形成直觀認識。（完成知識與技能1）
活動二：左手定則——判斷洛倫茲力的方向
1、洛倫茲力的方向跟哪些因素有關？ 2、洛倫茲力的方向又該如何判斷呢？ 3、左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。 “三垂直”模型展示： 4、洛倫茲力方向一定與磁場方向，電荷運動方向垂直，但電荷運動方向可和磁場運動方向成任意角，當電荷運動方向和磁場運動方向垂直時，洛倫茲力最大，平行時，洛倫茲力最小，為零。 【 提出問題】： 同學們想一下，在上節課中我們是如何確定安培力方向的？ 安培力的方向跟哪些因素有關？ 請同學們根據洛倫茲力的定義猜想一下，洛倫茲力的方向又可能跟哪些因素有關呢？ 對應安培力，適當提供引導 洛倫茲力的方向又該如何判斷呢 能否通過實驗驗證我們的猜想，請同學分組討論，自己設計實驗過程， 得出判斷洛倫茲力方向的方法。 在同學上講臺展示實驗方法的過程中給予相關指導。 評價學生對各種情況的歸納總結，針對其中②引導學生針對陰極射線管的原理，思考方向相反的原因（陰極射線管中發射的是電子）， 針對②提問：如果磁場方向和電荷運動方向不垂直，我們又該如何處理呢？ 演示自制“三垂直”模型，傳輸三者之間方向關系的直觀形象，從而總結探究結論。 洛倫茲力方向一定與磁場方向，電荷運動方向垂直，但電荷運動方向可和磁場運動方向成任意角，當電荷運動方向和磁場運動方向垂直時，洛倫茲力最大，平行時，洛倫茲力最小，為零。 在老師引導下回憶安培力F=ILB，通過左手定則來判斷方向 方向與電流方向有關，磁場方向有關。 而電流方向又與電荷的運動方向有關，洛倫茲力又是磁場對運動電荷的作用力，從而可以【 猜想假設】： 磁場對電流的作用力實質上就是是磁場對運動電荷作用力。也就是說洛倫茲力可能與電荷的運動方向、磁場方向有關。 在老師引導下，繼續猜想：安培力的方向可以根據左手定則來判斷，洛倫茲力是否也可以采用同樣方法。 通過思考，回答老師設問： 所以運用左手定則四指應該指向正電荷運動的方向，這樣就跟實驗所得相符了！！ 有結論①、②可得可將磁場分解到平行電荷運動方向和垂直電荷運動方向。平行電荷運動方向不受洛倫茲力，垂直電荷運動方向可根據左手定則來判斷。 這是本節課的第二個實驗探究，通過“提出問題-猜想假設-實驗驗證”得出洛倫茲力方向的判斷方法。其中同學們親自動手設計實驗，發現問題，解決問題，根據實驗現象，總結規律。最后討論產生問題的原因，得出完整結論。在整個過程中，不斷地發現問題，解決問題，讓學生體會科學探究的艱辛，養成良好的科學探究習慣，提高科學素養
活動三：課堂練習——利用左手定則，判斷洛倫茲力的方向
課堂練習——利用左手定則，判斷洛倫茲力的方向 課件展示習題，巡查學生完成情況 1.自主完成 2.小組交流 3.學生上臺演示左手定則判斷洛倫茲力方向。 評價完成情況，表揚優秀學生，鼓勵未完成的學生，糾正錯誤做法。
活動四：洛倫茲力的大小
洛倫茲力的大小F為： IL是電流元，相當于電場中的q，磁感應強度B和電場強度E對應，那么整個公式就和F=qE相對應了。 問題：如果速度方向與磁場方向既不平行也不垂直時呢？ ①當磁感應強度B的方向與速度v方向垂直時 ②當磁感應強度B的方向與速度v方向平行時F=0。 ③當磁感應強度B的方向與速度v方向的夾角為時： 提出問題：能否通過安培力的表達式推導出洛倫茲力的表達式呢？ 動畫演示通電導體中電荷的運動形式，引導學生【 建立模型】： 長為L、截面積為S、電流為I導體在勻強磁場B中，一個帶電粒子的帶電量為q、單位體積帶電粒子數為n、定向移動速度v，v和B的夾角為。 評價學生的推導過程，并提問：在此磁場方向與電荷運動方向是垂直的，那如果磁場方向與電荷運動方向成一定夾角，我們又該如何處理？ 根據老師的引導，根據建立的模型 【 分組討論】： 學生分組活動： ①這段導線受到安培力（F安=BIL）。 ②運動電荷的總粒子數（）。 （）（） 由安培力可看作是所有運動電荷所受洛侖茲力的合力得出： ③一個定向運動的帶電粒子受到的磁場力為洛倫茲力（）。 同學聯系洛倫茲力方向歸結②思考：可已將磁場分解到垂直電荷運動方向和平行電荷運動方向。垂直方向，可根據求解，平行方向上不受洛倫茲力。 【 得出結論】：當磁場方向與電荷運動方向成一定夾角時可將磁場方向分解到垂直電荷運動方向和平行電荷運動方向，平行電荷運動方向上不受洛倫茲力。 這是本節課的難點，采取建立物理模型的思維方法，有利于學生直觀理解，通過合作式討論的學習方法，避免了難點問題成為老師講解或優秀學生的推導表演。此種方法能充分發揮學生的聰明才智，培養他們合作克服困難的能力。
活動五：洛倫茲力在生產生活中的應用 1、電子束的磁偏轉——顯像管原理（學生自學）
1、電子書的磁偏轉——顯像管原理。 2、地磁場、太陽風和極光現象 課件展示： 1、請同學們閱讀課本，運用洛倫茲力的知識，分組討論，得出電視機顯像管的工作原理，嘗試解決如下問題(幻燈片展示)： ①如果電子束打在熒光屏A點和B點，磁場應該分別沿什么方向？ ②要使電子打在熒光屏上的位置由B逐漸向A點移動，磁場該怎樣變化？ 2、在自然界中——極光現象。 提問：到現在，同學們能否為我們課堂開始時提到的極光問題做一個合理的解釋呢？（重放錄像并提示：極光只是出現在地球南北極，多媒體課件展示地磁場的分布）。 觀看課件，體會物理知識應用 閱讀課本，討論，解決問題。 回看引題錄像，結合地磁場，分析極光現象 思考解決問題，體會地磁場對對球生命所起的莫大的保護作用 這部分內容是對物理知識的技術應用，充分體現STS教學理念，針對應用問題的科普性，采用閱讀資料，組內討論，加錄像展示的方法，提高學生的學習興趣，此種學習方式，融本節課的重點知識鞏固于實際應用，符合新課標教改理念。
環節三：例題講解
在圖所示的平行板器件中，電場強度E和感應強度B相互垂直。具有不同水平度的帶電粒子射入后發生偏轉的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。試證明帶電粒子具有速度 時，才能沿著圖示座線路徑通過這個速度選擇器。 多媒體展示例題 巡視學生思考練習 教師講解 思考練習 評價學生解說過程。 注意巡視有無學生亂用公式現象，若有，及時給予講解糾正。
環節四：課堂小結
學到了什么？ 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失
環節五：作業設計
P12 練習與應用 1、2題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
主板書設計
教學反思

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