高中物理教案設(shè)計：《勻速圓周運動》+高中物理教案設(shè)計：《磁場對運動電荷的作用力》

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1、高中物理教案設(shè)計：《勻速圓周運動》 　　一、教學(xué)任務(wù)分析 　　勻速圓周運動是繼直線運動后學(xué)習(xí)的第一個曲線運動，是對如何描述和研究比直線運動復(fù)雜的運動的拓展，是力與運動關(guān)系知識的進一步延伸，也是以后學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜曲線運動（平拋運動、單擺的簡諧振動等）的基礎(chǔ)。 　　學(xué)習(xí)勻速圓周運動需要以勻速直線運動、牛頓運動定律等知識為基礎(chǔ)。 　　從觀察生活與實驗中的現(xiàn)象入手，使學(xué)生知道物體做曲線運動的條件，歸納認(rèn)識到勻速圓周運動是最基本、最簡單的圓周運動，體會建立理想模型的科學(xué)研究方法。 　　通過設(shè)置情境，使學(xué)生感受圓周運動快慢不同的情況，認(rèn)識到需要引入描述圓周運動快慢的物理量，再

2、通過與勻速直線運動的類比和多媒體動畫的輔助，學(xué)習(xí)線速度與角速度的概念 　　通過小組討論、實驗探究、相互交流等方式 ，創(chuàng)設(shè)平臺，讓學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的知識，對幾個實際問題進行討論分析，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的情感，學(xué)會合作與交流，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)品質(zhì)。 通過生活實例，認(rèn)識圓周運動在生活中是普遍存在的，學(xué)習(xí)和研究圓周運動是非常必要和十分重要的，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣。 　　二、教學(xué)目標(biāo) 　　1、知識與技能 　　（1） 知道物體做曲線運動的條件。 　?。?） 知道圓周運動；理解勻速圓周運動。 　?。?） 理解線速度和角速度。 　?。?） 會在實際問題中計算線速度和角速度

3、的大小并判斷線速度的方向。 　　2、過程與方法 　　（1） 通過對勻速圓周運動概念的形成過程，認(rèn)識建立理想模型的物理方法。 　?。?） 通過學(xué)習(xí)勻速圓周運動的定義和線速度、角速度的定義，認(rèn)識類比方法的運用。 　　3、態(tài)度、情感與價值觀 　?。?） 從生活實例認(rèn)識圓周運動的普遍性和研究圓周運動的必要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲。 　?。?） 通過共同探討、相互交流的學(xué)習(xí)過程，懂得合作、交流對于學(xué)習(xí)的重要作用，在活動中樂于與人合作，尊重同學(xué)的見解，善于與人交流。 　　三、教學(xué)重點 難點 　　重點： 　?。?） 勻速圓周運動概念。 　?。?）

4、用線速度、角速度描述圓周運動的快慢。 　　難點： 　　理解線速度方向是圓弧上各點的切線方向。 　　四、教學(xué)資源 　　1、器材：壁掛式鐘，回力玩具小車，邊緣帶孔的旋轉(zhuǎn)圓盤，玻璃板，建筑用黃沙，乒乓球，斜面，刻度尺，帶有細(xì)繩連接的小球。 　　2、課件：flash課件—— 演示同樣時間內(nèi)，兩個運動所經(jīng)過的弧長不同的勻速圓周運動；——演示同樣時間內(nèi)，兩個運動半徑所轉(zhuǎn)過角度不同的勻速圓周運動。 　　3、錄像：三環(huán)過山車運動過程。 　　五、教學(xué)設(shè)計思路 　　本設(shè)計包括物體做曲線 運動的條件、勻速圓周運動、線速度與角速度三部分內(nèi)容。 　　本設(shè)計的基本思路

5、是： 　　以錄像和實驗為基礎(chǔ)，通過分析得出物體做曲線運動的條件； 　　通過觀察對比歸納出勻速圓周的特征；以情景激疑認(rèn)識對勻速圓周運動快慢的不同描述，引入線速度與角速度概念； 　　通過討論、釋疑、活動、交流等方式，鞏固所學(xué)知識，運用所學(xué)知識解決實際問題。 　　本設(shè)計要突出的重點是： 　　勻速圓周運動概念和線速度、角速度概念。 　　方法是：通過對鐘表指針和過山車兩類圓周運動的觀察對比，歸納出勻速圓周運動的特征； 　　設(shè)置地月對話的情景，引入對勻速圓周運動快慢的描述；再通過多媒體動畫輔助，并與勻速直線運動進行類比得出勻速圓周運動的概念和線速度、角速度的概念。

6、 　　本設(shè)計要突破的難點是： 　　線速度的方向。 　　方法是：通過觀察做圓周運動的小球沿切線飛出，以及由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤邊緣飛出的紅墨水在紙上的徑跡分布這兩個演示實驗，直觀顯示得出。 　　本設(shè)計強調(diào)以視頻、實驗、動畫為線索，注重刺激學(xué)生的感官，強調(diào)學(xué)生的體驗和感受，化抽象思維為形象思維，概念和規(guī)律的教學(xué)體現(xiàn)“建?！薄ⅰ邦惐取钡任锢矸椒?，學(xué)生的活動以討論、交流、實驗探究為主，涉及的問題聯(lián)系生活實際，貼近學(xué)生生活，強調(diào)對學(xué)習(xí)價值和意義的感悟。 　　完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。 　　六、教學(xué)流程 　　1、教學(xué)流程圖 　　2、流程圖說明 　　情境I 錄像，

7、演示，設(shè)問1 　　播放錄像：三環(huán)過山車，讓學(xué)生看到物體的運動有直線和曲線。 　　演示：讓學(xué)生向正在做直線運動的乒乓球用力吹氣，體驗球在什么情況下將做曲線運動 　　設(shè)問1：物體在什么情況下將做曲線運動? 　　情境II 觀察、對比 　　設(shè)問2 　　觀察、對比鐘表指針和過山車這兩類圓周運動。 高中物理教案設(shè)計：《磁場對運動電荷的作用力》 　　一、教材分析 　　洛侖茲力的方向是重點，實驗結(jié)合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機會，一定要讓全體學(xué)生都參與這一過程。 　　二、教學(xué)目標(biāo)：

8、 　?。ㄒ唬┲R與技能 　　1、理解洛倫茲力對粒子不做功. 　　2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運動. 　　3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題. 知道質(zhì)譜儀的工作原理。 　　4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理 、及用途 。 　　（二）過程與方法 　　通過綜合運用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場）中的問題. 　　培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力. 　?。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價值觀 　　通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)

9、新歷程。 　　三、教學(xué)重點難點 　　重點：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關(guān)問題. 　　難點：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動. 　　四、學(xué)情分析 　　本節(jié)是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場中運動的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié)，對以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析，對利用功能關(guān)系解力學(xué)問題，有很大的幫助。 　　五、教學(xué)方法 　　實驗觀察法、邏輯推理法、講解法 　　六、課前準(zhǔn)備 　　1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容 　　2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究

10、學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案 　　演示實驗 　　七、課時安排： 　　1課時 　　八、教學(xué)過程 　　（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 　　（二）情景引入、展示目標(biāo) 　　前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題： 　　（1）如圖，判定安培力的方向 　　若已知上圖中：B=4.010-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A。求：導(dǎo)線所受的安培力大小? 　　（2）電流是如何形成的? 電荷的定向移動形成電流。 　　磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么? 　　這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運

11、動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。 　　[演示實驗]用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用。如圖3.5-1 　　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，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。 　　分析得出結(jié)論：磁場對運動電荷有作用。 　?。ㄈ┖献魈骄?、精講點播 　　1、洛倫茲力的方向和大小 　　運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲

12、力的宏觀表現(xiàn)。 　　方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運動的方向，那么，大拇指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。 　　如果運動的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。 　　思考： 　　1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。 　　甲 乙 丙 丁 　　下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。 　　結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直

13、。 　　洛倫茲力的大小 　　若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中。 　　這段導(dǎo)體所受的安培力為 F安=BIL 　　電流強度I的微觀表達式為 I=nqSv 　　這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為 N=nLS。 　　安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為 　　當(dāng)運動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小

14、為 　　上式中各量的單位： 　　為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T） 　　思考與討論： 　　同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功? 　　教師引導(dǎo)學(xué)生分析得： 　　洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此 　　洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。 　　思考： 　　2、電子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0.10 T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大? 　　3、、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上

15、空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將_______ 　　A.豎直向下沿直線射向地面 B.相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn) 　　C.相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn) D.相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn) 　　2、電視顯像管的工作原理 　　在圖3.5-4中，如圖所示： 　?。?）要是電子打在A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? 垂直紙面向外 　　（2）要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? 垂直紙面向里 　?。?）要是電子打從A點向B點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化? 　　先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。 　　學(xué)生閱讀教材，進一步了解顯像管的

16、工作過程。 　?。ㄋ模┓此伎偨Y(jié)、當(dāng)堂檢測 　?。ㄎ澹┌l(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 　　完成P103“問題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。 　　九、板書設(shè)計 　　1、洛倫茲力的方向：左手定則 　　2、洛倫茲力的大小： 　　3、電視顯像管的工作原理 　　十、教學(xué)反思 　　“思考與討論”在課堂上可組織學(xué)生開展小組討論，根據(jù)線索的實際情況靈活鋪設(shè)臺階，讓不同層次的學(xué)生在討論中有比較深刻的感受，然后通過交流發(fā)言得出正確結(jié)論。 　　選修3-1第三章 　　3.5 磁場對運動電荷的作用 　　課前預(yù)習(xí)學(xué)案 　　一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 　

17、　1、知道什么是洛倫茲力。 　　2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。 　　3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。 　　4、了解電視機顯像管的工作原理。 　　二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 　　1.運動電荷在磁場中受到的作用力，叫做 。 　　2.洛倫茲力的方向的判斷──左手定則： 　　讓磁感線 手心，四指指向 的方向，或負(fù)電荷運動的 ，拇指所指電荷所受 的方向。 　　3.洛倫茲力的大小:洛倫茲力公式　 。 　　4.洛倫茲力對運動電荷 ，不會 電荷運動的速率。 　　5.顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對線圈產(chǎn)生的，叫做偏轉(zhuǎn)線圈。為了

18、與顯像管的管頸貼在一起，偏轉(zhuǎn)線圈做成 。 　　三、提出疑惑 　　課內(nèi)探究學(xué)案 　　一、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 　　1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。 　　2、掌握洛倫茲力大小的推理過程。 　　3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。 　　二、學(xué)習(xí)過程 　　例1.試判斷圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向. 　　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。 　

19、　例2：來自宇宙的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些電子在進入地球周圍的空間時，將 （　　?。? 　　A.豎直向下沿直線射向地面 B.相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn) 　　C.相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn) D.相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn) 　　解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西。故C項正確 　　例3：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（ ） 　　A.使B的數(shù)值增大 　　B.使

20、磁場以速率 v=mgqB，向上移動 　　C.使磁場以速率v=mgqB，向右移動 　　D.使磁場以速率v=mgqB，向左移動 　　解答：為使小球?qū)ζ矫鏌o壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，靜止電荷在磁場里不受洛倫茲力， A不可能；磁場向上移動相當(dāng)于電荷向下運動，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動，等同于電荷以速率v向左運動，此時洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對；磁場以V向左移動，等同于電荷以速率v向右運動，此時洛倫茲力向上。當(dāng) qvB=mg時，帶電體對絕緣水平面無壓力，則v=mgqB，選項 D正確。 　　三、反思總結(jié)

21、 　　四、當(dāng)堂檢測 　　1. 一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則 （ ） 　　A.此空間一定不存在磁場 　　B.此空間可能有方向與電子速度平行的磁場 　　C.此空間可能有磁場 ，方向與電子速度垂直 　　D.以上說法都不對 　　2. 一束帶電粒子沿水平方向飛過靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時小磁針的南極向西偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是　　　　　　　　　 （　 ?。? 　　A.由北向南飛行的正離子束　　　　　　B.由南向北飛行的正離子束 　　C.由北向南飛行的負(fù)離子束　　　　　　D.由南向北飛行的負(fù)離子束 　　3.電子以速度v0

22、垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，則　　　　　 （ ） 　　A.磁場對電子的作用力始終不做功 　　B.磁場對電子的作用力始終不變 　　C.電子的動能始終不變 　　D.電子的動量始終不變 　　4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是 （ ） 　　5.如圖所示，空間有磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向上的勻強磁場，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計重力），則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強電場，這個電場的場強大小與方向應(yīng)是　　　　　　　 （ ） 　　A.B/v，方向豎直向上　　　　　　　B.B/v，方向水平向左

23、 　　C.Bv，垂直紙面向里　　　　　　　 D.Bv，垂直紙面向外 　　課后練習(xí)與提高 　　1.有關(guān)電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是　　　　　　　　　 （　 　） 　　A.電荷在磁場中一定受磁場力的作用 　　B.電荷在電場中一定受電場力的作用 　　C.電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致 　　D.電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直 　　2.如果運動電荷在磁場中運動時除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運動可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　 ） 　　A.勻速圓周運動 B.勻變速

24、直線運動 　　C.變加速曲線運動 D.勻變速曲線運動 　　3.電子束以一定的初速度沿軸線進入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做　　　　 （　 ?。? 　　A.勻速直線運動　　　　　 B.勻速圓周運動 　　C.加速減速交替的運動　　 D.來回振動 　　4.帶電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動，下面說法中正確的是 　　A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同　　　　　　　　　　　　　 ?。??。? 　　B.如果把+q改為-q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小不變 　　C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向

25、垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直 　　D.粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運動 　　5.如圖，是電視機的像管的結(jié)構(gòu)示意圖，熒光屏平面位于坐標(biāo)平面xoy，y軸是顯像管的縱軸線，位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會有電子逸出，這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向十y方向射出.構(gòu)成了顯像管的“電子槍”。如果沒有其他力作用，從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運動打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個亮點。當(dāng)在顯像管的管頸處的較小區(qū)域（圖中B部分）加沿z方向的磁場 （偏轉(zhuǎn)磁場），亮點將偏離原點0而打在x軸上的某一點，偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應(yīng)強度B。為使熒光

26、屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線（電子束的水平掃描運動），偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律是圖中　　　　　　　　 （　 ?。? 　　6.如圖所示，帶電小球在勻強磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來回往復(fù)運動，它向左或向右運動通過最低點時　　　　　　　　　　　　 （　　 ） 　　A.速度相同 　　B.加速度相同 　　C.所受洛倫茲力相同 　　D.軌道給它的彈力相同 　　7.兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為 （　 　） 　　A.2：1　　　　B.1：1　　　C.1：2　　　D.1：4 　　選修3-1第三章 　　3.5 磁場對運動電荷的作用答案 　　預(yù)習(xí)內(nèi)容 　　1. 洛倫茲力. 　　2. 垂直穿入 正電荷運動 反方向 洛倫茲力 　　3. F=qvBsinθ 　　4. 不做功 改變 　　5. 馬鞍形 　　當(dāng)堂檢測 　　1、B；2、AD；3、A、C；4、C；5、C； 　　課后練習(xí)與提高 　　1、BD　2、AC　3、A　　4、BD　5、A　6、B　7、C