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1、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力----說(shuō)課教案
北師大三附中物理組 呂旭其
一、說(shuō)教材，:
上課用到的教材是人民教育出版社選修3-1第三章第五節(jié)。它的地位是：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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。它的作用是：學(xué)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(wèn)題，有很大的幫助。它的地位是：教材首先通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，討論洛倫茲力的方向，然后將安培力看作是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，通過(guò)安培力公式導(dǎo)出洛倫茲力的公式，這一部分是學(xué)生的一個(gè)理論探究活動(dòng)。
二、說(shuō)學(xué)情
考慮到洛侖茲力的抽象性，從以下三個(gè)方面處理：（1）洛侖茲力
2、屬于微觀力學(xué)范疇，充分利用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從感性知識(shí)入手，激發(fā)學(xué)生的興趣。（2）從已知的安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因入手，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題會(huì)使學(xué)生更容易接受洛侖茲力大小及方向與已知的安培力的關(guān)系。（3）利用洛侖茲力與速度垂直聯(lián)想學(xué)過(guò)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)減低難度。
根據(jù)如上分析，可確定出本節(jié)教學(xué)的三維目標(biāo)。
三、三維教學(xué)目標(biāo)
1、在物理知識(shí)與技能的教學(xué)目標(biāo)：
①說(shuō)出洛侖茲力產(chǎn)生及其條件。
②部分同學(xué)能夠推導(dǎo)計(jì)算洛侖茲力大?。╢=qvBsinθ）
③能夠運(yùn)用左手定則判斷洛侖茲力的方向。
④說(shuō)明帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為什么會(huì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2、過(guò)程與方法的教學(xué)目標(biāo)：
①描述通電導(dǎo)
3、線在磁場(chǎng)中的受力是其中運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。
②由宏觀的安培力來(lái)推導(dǎo)微觀的洛侖茲力的大小和方向。
③通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)并驗(yàn)證帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力情況，借此培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析問(wèn)題的能力。
④推導(dǎo)帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式與周期公式。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀的教學(xué)目標(biāo)：
引導(dǎo)學(xué)生用分析猜想、實(shí)驗(yàn)觀察、理論驗(yàn)證的科學(xué)方法探求新知識(shí)，增強(qiáng)他們的科學(xué)能力。讓學(xué)生在主動(dòng)參入過(guò)程中，體驗(yàn)解決問(wèn)題的愉悅。
四、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
①重點(diǎn)使學(xué)生理解安培力產(chǎn)生的根本原因是運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的作用，并掌握計(jì)算洛侖茲力的大小、判斷洛侖茲力方向的方法。（實(shí)驗(yàn)）
②
4、推導(dǎo)洛侖茲力大小的計(jì)算公式（f=qvB）有些抽象，學(xué)生不易認(rèn)識(shí)和理解，是教學(xué)的難點(diǎn)，并要明確其條件。
③通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的分析及觀察演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分析得出帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（實(shí)驗(yàn)）
五、說(shuō)教法、學(xué)法
教學(xué)時(shí)采用分析推理、思考討論、歸納總結(jié)相結(jié)合的方法。
學(xué)生可通過(guò)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。
六、實(shí)施教學(xué)過(guò)程
（1）、回憶復(fù)習(xí)：
①安培力是怎樣產(chǎn)生的？大小和方向如何？
②電流的微觀表達(dá)式是怎樣的？
（2）、新課引入
5、（推理---猜想---實(shí)驗(yàn)觀察）
推理：磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用，而電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的。
學(xué)生猜想：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有（無(wú)）作用力
驗(yàn)證：演示實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)象：在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束是沿直線前進(jìn)的，若把射線管放在蹄形磁鐵的兩極間，電子束運(yùn)動(dòng)的徑跡發(fā)生了彎曲。
說(shuō)明：運(yùn)動(dòng)電荷受到磁場(chǎng)的作用力-------洛倫茲力。
（3）、洛倫茲力的大小
公式推導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生建立電流微觀模型進(jìn)行分析，教師可結(jié)合課件演示該模型，給學(xué)生動(dòng)態(tài)、形象的展示。
電流微觀表達(dá)式：I=nqvs (n:單位體積自由電荷數(shù)；q:每個(gè)自由電荷電荷量；v:電荷定向移動(dòng)平均速率；s:導(dǎo)體橫截面積。)
載流導(dǎo)線所受安培
6、力：F=BIL （B與I垂直）
F=(nqvs)BL=(nLs)qvB (nLs為這段導(dǎo)線含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù))
得f=qvB (電荷q所受的洛倫茲力)
最后指出三種情況下洛倫茲力的大小
電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力最大；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，洛倫茲力為0；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向成任意夾角時(shí)，洛倫茲力介于0和最大之間。
（4）、洛倫茲力的方向判斷
左手定則：磁感線B——垂直穿入手心
正電荷運(yùn)動(dòng)方向v——四指指向
正電荷所受洛倫茲力方向-----姆指指向
(運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷在磁
7、場(chǎng)中所受的洛倫茲力方向與正電荷受的力相反).
提醒學(xué)生注意：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)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面。
（5）、洛倫茲力的特點(diǎn)方向判斷
討論：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)。
（6）、帶電粒子在洛倫茲力下的圓周運(yùn)動(dòng)
七、教學(xué)小結(jié)
（1）、洛侖茲力作為一種力具有力的共性，即力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。也具有不同于其他性質(zhì)的力的個(gè)性，即不做功。這種個(gè)性科學(xué)技術(shù)上具有非常重要的意義。在許多科學(xué)儀器和工業(yè)設(shè)備，例如質(zhì)譜儀，粒子加速器，電子顯微鏡，磁鏡裝置，霍耳器件中，洛倫茲力都有廣泛應(yīng)用。
（2）、我們深入安培力微觀實(shí)質(zhì)得出了洛侖茲力，也就是安培力和洛侖茲力的本質(zhì)是相同的，但洛侖茲力跟根本更廣泛，磁場(chǎng)不但對(duì)運(yùn)動(dòng)的基本粒子有力的作用，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電體有力的作用。洛倫茲力既適用于宏觀電荷，也適用于微觀帶電粒子。電流在磁場(chǎng)中所受安培力就是其中運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
（3）、我們學(xué)到了從舊知識(shí)生成新知識(shí)的方法之一，即從宏觀深入到微觀。
《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿(總4頁(yè))
