2019-2020年高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用》教案8 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用》教案8 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向. 2、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程. 3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算. 4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功. 5、了解電視顯像管的工作原理 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)觀察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過(guò)思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。 二、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)：1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向. 2.掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算. 這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))，是本章的重點(diǎn) 難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功. 2.洛倫茲力方向的判斷. 三、教具：電子射線(xiàn)管、高壓電源、磁鐵、多媒體 四、教學(xué)過(guò)程： 復(fù)習(xí)引入 前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問(wèn)題： 1.如圖判定安培力的方向（讓學(xué)生上黑板做） 若已知上圖中：B=4.010-2 T，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小？ ［學(xué)生解答］ 解：F=BIL=410-2 T1 A0.1 m=410-3 N 答：導(dǎo)線(xiàn)受的安培力大小為410-3 N. 2.什么是電流？ ［學(xué)生答］電荷的定向移動(dòng)形成電流. ［教師講述］磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，我們會(huì)想到：這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn). ［演示實(shí)驗(yàn)］觀察磁場(chǎng)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（100頁(yè)圖3。5--1） ［教師］說(shuō)明電子射線(xiàn)管的原理： 說(shuō)明陰極射線(xiàn)是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用來(lái)在陰極射線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。 ［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線(xiàn)管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。學(xué)生用左手定則判斷電子束彎曲方向。 ［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用.------引出新課 （二）新課講解 1、洛倫茲力的方向和大小 （1）、洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力. 通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 【說(shuō)明】可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通電的導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。 ［過(guò)渡語(yǔ)］運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？ ［問(wèn)題］如圖 判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏?，乙圖安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳拢? ②.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反） ③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.） ④.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)） （2）、洛倫茲力方向的判斷——左手定則 伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向. 【要使學(xué)生明確】：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。 ［投影出示練習(xí)題］----“問(wèn)題與練習(xí)”1 試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向. ［學(xué)生解答］ 甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上. 乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下. 丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者. 丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里 （3）、洛倫茲力的大小 現(xiàn)在我們來(lái)研究一下洛倫茲力的大小. 通過(guò)“思考與討論”，來(lái)推導(dǎo)公式F=qvBsinθ時(shí)，應(yīng)先建立物理模型(教材圖3．5—3)，再循序漸進(jìn)有條理地推導(dǎo)，這一個(gè)過(guò)程可放手讓學(xué)生完成，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。 也可以通過(guò)下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。 設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)，橫截面積為S，導(dǎo)線(xiàn)每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中. ［問(wèn)題］這段導(dǎo)線(xiàn)中電流I的微觀表達(dá)式是多少？讓學(xué)生推導(dǎo)后回答。 ［學(xué)生答］I的微觀表達(dá)式為I=nqSv ［問(wèn)題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學(xué)生答］F安=BIL ［問(wèn)題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？ ［學(xué)生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS. ［問(wèn)題］每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？ ［學(xué)生答］安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以 F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB 洛倫茲力的計(jì)算公式 （1）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)（v┴B） F = qvB （2）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成θ時(shí)（v∥B） F = qvBsinθ 上兩式各量的單位： F為牛（N），q為庫(kù)倫（C）， v為米/秒（m/s）, B為特斯拉（T） 最后，通過(guò)“思考與討論”，說(shuō)明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子總是不做功的。 顯像管的工作原理 （1）原理 ：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理 （2）構(gòu)造 ：由電子槍?zhuān)帢O）、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用102頁(yè)） 在條件允許的情況下，可以讓學(xué)生觀察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說(shuō)明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。 再通過(guò)“思考與討論”（ 103頁(yè)），讓學(xué)生弄清相關(guān)問(wèn)題。進(jìn)而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。 最后讓學(xué)生回憶 “示波管的原理”，通過(guò)對(duì)比看看二者的差異。 （三）對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié) （四）鞏固新課 （1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 （2）完成“問(wèn)題與練習(xí)” 4、5練習(xí)，3作業(yè)