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?!边@一節(jié)研究洛倫茲力是《磁場》這章的重要內容,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,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)相結合的方法。以數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、教學過程設計 教學環(huán)節(jié) 時間 教師活動 學生活動 設計意圖 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容和完成相應的題目: 閱讀課本P87-P89,完成相應習題。 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,處在磁感應強度為B的勻強磁場中,電流與磁場的方向垂直 ①、設導線單位體積內的自由電荷數為n、每個電荷的電荷量為q,求導線中自由電荷的總數和總電量? 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) 由于學生數學基礎較差,

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(學生了解的內容,高考不考) 注意:用PPT課件演示f、V、B三者的方向關系。 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。) 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,其中E=10N/C,B=1T,現(xiàn)有一個帶電量q=+2×10-6C質量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,使學生經歷了科學猜想、實驗驗證、推理判斷、歸納總結等過程,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,產生好奇,不僅能使學生對這堂課產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。

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