廣東省惠州市惠東縣勝利學校高中物理 第三章 第5節(jié)研究洛倫茲力教學設(shè)計 新人教版選修3-1

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1、第五節(jié)《 探究洛倫茲力》教學設(shè)計 一、教材分析 本節(jié)課是粵教版高中物理教材選修3-1第三章《磁場》的第五節(jié)內(nèi)容。高中物理課程標準對這一節(jié)要求是“通過實驗，認識洛倫茲力。會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。”這一節(jié)研究洛倫茲力是《磁場》這章的重要內(nèi)容，既是安培力的延續(xù)，又是后面學習帶電粒子在磁場中運動的基礎(chǔ)，是力學分析中重要部分。掌握好本節(jié)對以后力學綜合中涉及洛倫茲力的分析，對利用功能關(guān)系解力學問題，有很大的幫助。 二、教學目標 知識與技能： 1、知道什么是洛倫茲力，會判斷洛倫茲力的方向； 2、知道洛倫茲力大小的推導過程； 3、會利用本節(jié)課學的知識簡單解釋電視顯像管的工作

2、原理。 過程與方法： 1、通過對安培力微觀本質(zhì)的猜測，培養(yǎng)學生的聯(lián)想和猜測能力； 2、通過推導洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力； 3、通過演示實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力。 情感態(tài)度與價值觀： 1、通過科學猜想、實驗驗證認識洛倫茲力，培養(yǎng)學生探求知識的科學方法和實事求是的科學態(tài)度。 2、 由理論推導得出洛倫茲力大小的公式，養(yǎng)成抽象思維能力和嚴密推理能力。 3、 多種手段相結(jié)合，使學生認識科學探究方法的多樣性。 三、教學重點、難點： 重點：洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力大小計算。 難點：洛倫茲力計算公式的推導過程。 四、教法、學法分析 這節(jié)課主要采取講授法、實驗法、

3、討論法教學模式。教學時采用新課導入、自主學習、小組討論、反饋精講、當堂訓練五個環(huán)節(jié)相結(jié)合的方法。以數(shù)學推導方法和實驗為重要手段，同時輔以必要的多媒體手段，增強感性認識。 學生可通過觀察電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況研究洛倫茲力的方向，體驗研究物理學的實驗方法。對比安培力和洛倫茲力，從理論上導出洛倫茲力公式，認識科學探究方法的多樣性。觀察動畫視頻，加深對微觀世界的理解。 五、教學過程設(shè)計 教學環(huán)節(jié) 時間 教師活動 學生活動 設(shè)計意圖 一、新課導入 3 播放極光短片 師：請問這些美麗的極光一般出現(xiàn)什么時候？在什么區(qū)域？怎么形成的？ 師：一般是出現(xiàn)在地球的南、北極地區(qū)，極光是來自大

4、氣外的宇宙射線（即一束束高速帶電粒子流）撞擊大氣中的粒子（氧、氮原子），使之電離發(fā)光。從四面八方射向地球的帶電粒子，只有南北兩極附近的粒子可以到達地球，其余的粒子則由于受到地球磁場的作用運動方向發(fā)生了改變，無法到達地球。 師：帶電粒子在地球磁場的作用下運動方向為什么會發(fā)生了改變？ 觀看神奇的極光短片。積極思考，帶著好奇和疑問進行一步步的學習。 提高學生學習的興趣，引導學生猜想：磁場對運動電荷有（無）作用力 二、自主學習 6 屏幕顯示自主學習內(nèi)容和完成相應(yīng)的題目： 閱讀課本P87-P89，完成相應(yīng)習題。 1、試畫下圖中所示的帶電粒子所受的洛倫茲力的方向 注意：在應(yīng)用

5、左手定則時學生容易犯一個錯誤，將四指指向電荷運動方向而忘記了區(qū)分正負電荷，因此要強調(diào)左手定則中四指的方向是正電荷的方向。 L L 2、長為L、橫截面積為s的直導線通有電流I，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，電流與磁場的方向垂直 ①、設(shè)導線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n、每個電荷的電荷量為q,求導線中自由電荷的總數(shù)和總電量？ ②、導線中的自由電荷以速度為V做定向運動形成電流。求自由電荷從導線一端運動到另一端的時間？通過導線的電流？ ③、求導線受到的安培力大??？根據(jù)F=Nf,求出導線中每個自由電荷受到的洛倫茲力f？ ①自主學習、自主分析和解答問題。（學生進入自主學習

6、階段，自主學習需要獨立完成，不得討論交流，教師監(jiān)督學生自主學習情況。） ②A、B、C同學上黑板畫出洛倫茲力的方向。 引導學生回憶如何用左手定則來判斷安培力的方向，過渡到洛倫茲力方向的判斷上。先讓學生進行判斷，通過畫圖操作，讓學生熟練應(yīng)用左手定則，下一環(huán)節(jié)再通過演示實驗進行驗證。 三、小組討論 4 教師在屏幕上展示第2題題目 師：聯(lián)系上節(jié)課的安培力，引導學生同學們思考安培力與洛倫茲力的區(qū)別和聯(lián)系？ 師：請同學們小組討論自主學習第2題，通過合作交流完成洛倫茲力公式的推導。 學生小組討論交流（以6人為一小組的形式展開討論交流） 由于學生數(shù)學基礎(chǔ)較差，

7、把整個推導過程拆分成幾個問題，分為幾個步驟層層推導，減小了學生盲目推導公式的難度。 展示交流、師生點評 4 選2個小組甲、乙代表上臺，協(xié)助學生通過視頻展臺投影展出學生小組討論交流結(jié)果、詳細的解答過程。 教師點評其小組成果和講解過程。 學生展示小組成果，并講解解題思路和過程。 其他學生點評。 通過展示和學生講解，鍛煉學生各方面的能力，深化學生解題的思維過程和對知識的進一步鞏固。 四、反饋精講 15 教師通過演示實驗來講解： 1、［演示實驗］用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。 說明電子射線管的原理： 從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速

8、，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。 實驗現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。 2、定義：運動電荷在磁場中受到的作用力,稱為洛倫茲力 3、洛倫茲力的大小 ① 當 v⊥B 時,f = qvB ② 當 v∥B (V=0)時, f = 0 ③ 當v與B之間有一定夾角θ時，f = q v B sin θ（學生了解的內(nèi)容，高考不考） 注意：用PPT課件演示f、V、B三者的方向關(guān)系。 引導學生理解：電荷所受的洛倫茲力既垂直于磁場方向，又垂直于電荷運動方向。即垂直于磁場方向和電荷

9、運動方向所決定的平面。 例：如圖，帶負電的粒子從離子源中發(fā)射出來，在電場強度E=12N/c的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B=1T的勻強磁場中運動，速度多大的粒子可以沿直線ss‘從右邊孔射出？ 學生觀看實驗演示，傾聽教師講解，認真思考并掌握其內(nèi)容。 思考：洛倫茲力對在磁場中運動的帶電粒子是否做功？ （由于洛倫茲力始終垂直于電荷的運動方向，所以它對電荷不作功，不改變運動電荷的速率和動能，只能改變電荷的運動方向使之偏轉(zhuǎn)。） D、F同學上臺寫下解題過程。教師點評，

10、并展示規(guī)范解題過程。 通過觀察實驗分析得出結(jié)論：磁場對運動電荷有作用，引出洛倫茲力的定義。 利用例題，引出速度選擇器的裝置圖，講解速度選擇器的原理，可以通過E或B的數(shù)值來選擇具有某一速度的粒子 五、當堂訓練 10 1、(雙選)以下關(guān)于洛侖茲力的各種說法中正確的是（ ） A. 電荷在磁場中一定受到洛侖茲力 B. 運動的電荷在磁場中一定受到洛侖茲力 C.洛侖茲力對電荷永遠不做功 D.洛侖茲力的方向總是垂直于磁場方向

11、和電荷速度方向所構(gòu)成的平面 2.如圖所示，某空間存在正交的勻強電磁場，勻強電場的方向水平向右，勻強磁場方向垂直紙面向內(nèi)，其中E=10N/C，B=1T，現(xiàn)有一個帶電量q=+2×10-6C質(zhì)量m=2×10-6kg的小球以某速度進入這個電磁場，發(fā)現(xiàn)其恰能做勻速直線運動，請求出小球的速度大小和方向？ 3、極光是怎么形成的？ 根據(jù)所學知識，當堂解答2道練習題。 E同學上臺講解并寫下第2題的解題過程。 F同學上臺改正并補充。 用所學知識，回顧導入，用精簡的話來解釋。

12、對本節(jié)課所學知識進行及時鞏固和深化。 回應(yīng)導入，解決同學們課前疑問 六、教學反思 本節(jié)從美麗的極光引入，使學生經(jīng)歷了科學猜想、實驗驗證、推理判斷、歸納總結(jié)等過程，能從感性到理性對洛倫茲力進行了認識，思維、公式推導等能力都得到了鍛煉和提升。但學生對電流的模型的微觀認識不足，可能導致在推導過程受到障礙，必須將模型簡化并輔以多媒體手段。同時，學生可能一時無法深入理解安培力與洛倫茲力的關(guān)系，也不理解為什么洛倫茲力不做功而安培力可以。這些，在本節(jié)教學時先弱處理，需要在進一步的學習中再解釋這個問題。 七、本教學設(shè)計的創(chuàng)新之處 1、導入創(chuàng)新——神

13、奇的極光現(xiàn)象 通過大自然罕見神奇的極光短片，作為本節(jié)課的導入，吸引學生的眼球，產(chǎn)生好奇，不僅能使學生對這堂課產(chǎn)生濃厚的興趣和探究的欲望，而且順利的導入新課。 2、教學形式創(chuàng)新，體現(xiàn)新課程標準的理念 本節(jié)課采用“20+20”模式（學生活動20分鐘+教師精講20分鐘），學生先學后教，先獨立思考，后教師引導，在課堂上給與足夠的時間，提現(xiàn)了新課標課程改革的“學生為主體”的理念，調(diào)動學生思考。解決問題的積極性，激發(fā)了學生的學習熱情。 3、題目設(shè)置有深度，有技巧，給與學生思考和討論的空間和時間。 此教學課堂打破了傳統(tǒng)的沉悶、單一的教學活動，以學生活動為主題、以問題鏈為導向、以定性討論為主。通過多媒體課件，形成生動活潑條理清晰的教學過程。