廣東省惠州市惠東縣勝利學(xué)校高中物理 第三章 第5節(jié)研究洛倫茲力教學(xué)設(shè)計(jì) 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(xué)設(shè)計(jì) 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(chǎng)》的第五節(jié)內(nèi)容。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這一節(jié)要求是“通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)洛倫茲力。會(huì)判斷洛倫茲力的方向,會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小?!边@一節(jié)研究洛倫茲力是《磁場(chǎng)》這章的重要內(nèi)容,既是安培力的延續(xù),又是后面學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ),是力學(xué)分析中重要部分。掌握好本節(jié)對(duì)以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析,對(duì)利用功能關(guān)系解力學(xué)問題,有很大的幫助。 二、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能: 1、知道什么是洛倫茲力,會(huì)判斷洛倫茲力的方向; 2、知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程; 3、會(huì)利用本節(jié)課學(xué)的知識(shí)簡(jiǎn)單解釋電視顯像管的工作

2、原理。 過程與方法: 1、通過對(duì)安培力微觀本質(zhì)的猜測(cè),培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測(cè)能力; 2、通過推導(dǎo)洛倫茲力的公式,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力; 3、通過演示實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀: 1、通過科學(xué)猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證認(rèn)識(shí)洛倫茲力,培養(yǎng)學(xué)生探求知識(shí)的科學(xué)方法和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 2、 由理論推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的公式,養(yǎng)成抽象思維能力和嚴(yán)密推理能力。 3、 多種手段相結(jié)合,使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)探究方法的多樣性。 三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn): 重點(diǎn):洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力大小計(jì)算。 難點(diǎn):洛倫茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)過程。 四、教法、學(xué)法分析 這節(jié)課主要采取講授法、實(shí)驗(yàn)法、

3、討論法教學(xué)模式。教學(xué)時(shí)采用新課導(dǎo)入、自主學(xué)習(xí)、小組討論、反饋精講、當(dāng)堂訓(xùn)練五個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合的方法。以數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法和實(shí)驗(yàn)為重要手段,同時(shí)輔以必要的多媒體手段,增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。 學(xué)生可通過觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況研究洛倫茲力的方向,體驗(yàn)研究物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)比安培力和洛倫茲力,從理論上導(dǎo)出洛倫茲力公式,認(rèn)識(shí)科學(xué)探究方法的多樣性。觀察動(dòng)畫視頻,加深對(duì)微觀世界的理解。 五、教學(xué)過程設(shè)計(jì) 教學(xué)環(huán)節(jié) 時(shí)間 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 一、新課導(dǎo)入 3 播放極光短片 師:請(qǐng)問這些美麗的極光一般出現(xiàn)什么時(shí)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(dá)地球,其余的粒子則由于受到地球磁場(chǎng)的作用運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變,無法到達(dá)地球。 師:帶電粒子在地球磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槭裁磿?huì)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(jìn)行一步步的學(xué)習(xí)。 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生猜想:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有(無)作用力 二、自主學(xué)習(xí) 6 屏幕顯示自主學(xué)習(xí)內(nèi)容和完成相應(yīng)的題目: 閱讀課本P87-P89,完成相應(yīng)習(xí)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(shí)學(xué)生容易犯一個(gè)錯(cuò)誤,將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向而忘記了區(qū)分正負(fù)電荷,因此要強(qiáng)調(diào)左手定則中四指的方向是正電荷的方向。 L L 2、長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為s的直導(dǎo)線通有電流I,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電流與磁場(chǎng)的方向垂直 ①、設(shè)導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n、每個(gè)電荷的電荷量為q,求導(dǎo)線中自由電荷的總數(shù)和總電量? ②、導(dǎo)線中的自由電荷以速度為V做定向運(yùn)動(dòng)形成電流。求自由電荷從導(dǎo)線一端運(yùn)動(dòng)到另一端的時(shí)間?通過導(dǎo)線的電流? ③、求導(dǎo)線受到的安培力大小?根據(jù)F=Nf,求出導(dǎo)線中每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力f? ①自主學(xué)習(xí)、自主分析和解答問題。(學(xué)生進(jìn)入自主學(xué)習(xí)

6、階段,自主學(xué)習(xí)需要獨(dú)立完成,不得討論交流,教師監(jiān)督學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況。) ②A、B、C同學(xué)上黑板畫出洛倫茲力的方向。 引導(dǎo)學(xué)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(xué)生進(jìn)行判斷,通過畫圖操作,讓學(xué)生熟練應(yīng)用左手定則,下一環(huán)節(jié)再通過演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生同學(xué)們思考安培力與洛倫茲力的區(qū)別和聯(lián)系? 師:請(qǐng)同學(xué)們小組討論自主學(xué)習(xí)第2題,通過合作交流完成洛倫茲力公式的推導(dǎo)。 學(xué)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(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差,

7、把整個(gè)推導(dǎo)過程拆分成幾個(gè)問題,分為幾個(gè)步驟層層推導(dǎo),減小了學(xué)生盲目推導(dǎo)公式的難度。 展示交流、師生點(diǎn)評(píng) 4 選2個(gè)小組甲、乙代表上臺(tái),協(xié)助學(xué)生通過視頻展臺(tái)投影展出學(xué)生小組討論交流結(jié)果、詳細(xì)的解答過程。 教師點(diǎn)評(píng)其小組成果和講解過程。 學(xué)生展示小組成果,并講解解題思路和過程。 其他學(xué)生點(diǎn)評(píng)。 通過展示和學(xué)生講解,鍛煉學(xué)生各方面的能力,深化學(xué)生解題的思維過程和對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固。 四、反饋精講 15 教師通過演示實(shí)驗(yàn)來講解: 1、[演示實(shí)驗(yàn)]用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(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。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:在沒有外磁場(chǎng)時(shí),電子束沿直線運(yùn)動(dòng),將蹄形磁鐵靠近陰極射線管,發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。 2、定義:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力,稱為洛倫茲力 3、洛倫茲力的大小 ① 當(dāng) v⊥B 時(shí),f = qvB ② 當(dāng) v∥B (V=0)時(shí), f = 0 ③ 當(dāng)v與B之間有一定夾角θ時(shí),f = q v B sin θ(學(xué)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(dǎo)學(xué)生理解:電荷所受的洛倫茲力既垂直于磁場(chǎng)方向,又垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向。即垂直于磁場(chǎng)方向和電荷

9、運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面。 例:如圖,帶負(fù)電的粒子從離子源中發(fā)射出來,在電場(chǎng)強(qiáng)度E=12N/c的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),速度多大的粒子可以沿直線ss‘從右邊孔射出? 學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)演示,傾聽教師講解,認(rèn)真思考并掌握其內(nèi)容。 思考:洛倫茲力對(duì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子是否做功? (由于洛倫茲力始終垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向,所以它對(duì)電荷不作功,不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速率和動(dòng)能,只能改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向使之偏轉(zhuǎn)。) D、F同學(xué)上臺(tái)寫下解題過程。教師點(diǎn)評(píng),

10、并展示規(guī)范解題過程。 通過觀察實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)論:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dāng)堂訓(xùn)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(chǎng)中一定受到洛侖茲力 B. 運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛侖茲力 C.洛侖茲力對(duì)電荷永遠(yuǎn)不做功 D.洛侖茲力的方向總是垂直于磁場(chǎng)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(qiáng)電磁場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),其中E=10N/C,B=1T,現(xiàn)有一個(gè)帶電量q=+2×10-6C質(zhì)量m=2×10-6kg的小球以某速度進(jìn)入這個(gè)電磁場(chǎng),發(fā)現(xiàn)其恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng),請(qǐng)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(xué)知識(shí),當(dāng)堂解答2道練習(xí)題。 E同學(xué)上臺(tái)講解并寫下第2題的解題過程。 F同學(xué)上臺(tái)改正并補(bǔ)充。 用所學(xué)知識(shí),回顧導(dǎo)入,用精簡(jiǎn)的話來解釋。

12、對(duì)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)進(jìn)行及時(shí)鞏固和深化。 回應(yīng)導(dǎo)入,解決同學(xué)們課前疑問 六、教學(xué)反思 本節(jié)從美麗的極光引入,使學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、推理判斷、歸納總結(jié)等過程,能從感性到理性對(duì)洛倫茲力進(jìn)行了認(rèn)識(shí),思維、公式推導(dǎo)等能力都得到了鍛煉和提升。但學(xué)生對(duì)電流的模型的微觀認(rèn)識(shí)不足,可能導(dǎo)致在推導(dǎo)過程受到障礙,必須將模型簡(jiǎn)化并輔以多媒體手段。同時(shí),學(xué)生可能一時(shí)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(xué)時(shí)先弱處理,需要在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中再解釋這個(gè)問題。 七、本教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處 1、導(dǎo)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(dǎo)入,吸引學(xué)生的眼球,產(chǎn)生好奇,不僅能使學(xué)生對(duì)這堂課產(chǎn)生濃厚的興趣和探究的欲望,而且順利的導(dǎo)入新課。 2、教學(xué)形式創(chuàng)新,體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念 本節(jié)課采用“20+20”模式(學(xué)生活動(dòng)20分鐘+教師精講20分鐘),學(xué)生先學(xué)后教,先獨(dú)立思考,后教師引導(dǎo),在課堂上給與足夠的時(shí)間,提現(xiàn)了新課標(biāo)課程改革的“學(xué)生為主體”的理念,調(diào)動(dòng)學(xué)生思考。解決問題的積極性,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 3、題目設(shè)置有深度,有技巧,給與學(xué)生思考和討論的空間和時(shí)間。 此教學(xué)課堂打破了傳統(tǒng)的沉悶、單一的教學(xué)活動(dòng),以學(xué)生活動(dòng)為主題、以問題鏈為導(dǎo)向、以定性討論為主。通過多媒體課件,形成生動(dòng)活潑條理清晰的教學(xué)過程。

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