磁场对运动电荷的作用教案

教学目标知识目标1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．能力目标由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．情感目标通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理——假设——实验验证”．教学建议教材分析本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力．教法建议在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式．理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是：1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用．2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．教学设计方案磁场对运动电荷作用一、素质教育目标（一）知识教学点1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．（二）能力训练点由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．（三）德育渗透点通过本节教学，培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育．（四）美育渗透点注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感．二、学法引导1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用。2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。三、重点·难点·疑点及解决办法1、重点洛仑兹力的大小和它的方向。2、难点用左手定则判断洛仑兹力的方向。3、疑点磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力。4、解决办法引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念，使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。四、课时安排1课时五、教具学具准备阴极射线发射器，蹄形磁铁。六、师生互动活动设计教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式。理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。七、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节教学讲述磁场对运动电荷的作用力，首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力，然后由通电导线受磁场力推导出洛仑兹力的大小和方向，重点掌握洛仑兹力的概念。（三）重点、难点的学习与目标完成过程1、理论探索前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用，若导线无电流，安培力为零。由此我们就会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。2、实验验证从演示实验中可以观察到：阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用，这一力称为洛仑兹力．3、洛仑兹力的方向根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直．请同学们思考，洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗？讨论：洛仑兹力对带电粒子是否做功？4、洛仑兹力的大小根据通电导线所受安培力的大小，结合导体中电流的微观表达式，让学生推导出：当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小，当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力．带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关．运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生变化，其运动方向会发生偏转．高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上，就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向，对地球上的生物起着保护作用．（四）思维、扩展本节课我们学习了洛仑兹力的概念．我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时，都不受磁场力的作用，带电粒子垂直磁场运动时，所受洛仑兹力的大小，方向和磁场方向、运动方向互相街．可用左手定则判断（举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向．）如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时，同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗？八、布置作业1、P152（1）（2）（3）九、板书设计四、磁场对运动电荷的作用一、磁场对运动电荷的作用力——洛仑兹力二、洛仑兹力的方向——左手定则三、洛仑兹力的大小1、若∥或2、若⊥，四、洛仑兹力的特点1、洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。2、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关《磁场对运动电荷的作用力》教学设计安徽省砀山中学物理组周分工一、教学目标（一）知识与技能1．知道什么是洛仑兹力，会用左手定则判定洛仑兹力方向，会计算洛伦兹力大小。2．由安培力大小推导运动电荷所受的洛仑兹力大小，培养学生的迁移能力。（二）过程与方法1．通过复习安培力方向，电流与电荷运动方向的关系，猜想洛伦兹方向，再利用实验加以探究验证，使学生对安培力和洛伦兹力有统一认识。2．通过复习安培力大小，电流微观表达式，理论推导洛伦兹力大小，让学生意识到安培力是洛伦兹力的宏观表现。3．通过思考讨论的方式认识洛伦兹力的作用效果。（三）情感态度与价值观1．通过实验探究培养学生科学分析的习惯，即“假设──推理──实验验证”。2．从安培力的角度研究洛伦兹力的方向、大小，使其学生建立宏观、微观的概念，感受物理规律的统一美。二、教学重点、难点：洛伦滋力的大小和方向三、教具：高压感应圈，阴极射线管，条形磁铁等四、教学过程1．习题导入习题：如图1，电子束水平向右从小磁针上方飞过，试判断小磁针极如何偏转？通过此题引导学生体会：（1）“运动的电荷”可等效成“电流”，且等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。（2）运动电荷如同电流一样，可在周围产生磁场。师：磁场对电流有安培力作用，“运动的电荷”可等效成“电流”，容易想到：磁场对“运动电荷”有无力的作用？（让学生短时间思考猜测）2．实验探究师：介绍实验装置高压圈阴极射线管演示：不加磁场时，电子不受力，作直线运动，如图2；拿一条形磁铁靠近玻璃管，运动的电子处在磁场中，观察发生的现象，如图3图2图3生：电子发生了偏转师：这说明了什么？生：磁场对运动的电子有力的作用师：磁场对运动电荷确实有力的作用。荷兰物理学家洛伦兹首先提出：运动电荷能产生磁场；磁场对运动电荷有力的作用。物理学上把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力．教师引导学生：认识一种新的力应研究它的三要素。3．洛伦兹力方向的判断回忆安培力方向判断方法──左手定则内容，结合习题结论：等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反，引导学生猜测：洛伦兹力方向也可用左手定则判断。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，拇指指应为洛伦兹力方向实验验证：如图4，让条形磁铁的N极正对电子束，观察电子偏转方向，与用左手定则判断的结果一致；如图5，让S极正对电子束，重复验证。图4图5总结归纳：洛伦兹力方向由左手定则判定。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，那么拇指的指向就是洛伦兹力的方向。尝试应用：试判断图6中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向图64．洛伦兹力大小的计算如图7，大量电荷定向移动形成电流，把电流垂直放入磁场中，每一个运动电荷都要受到洛伦兹力，这些洛伦兹力的集体（宏观）表现就是安培力。引导学生回答下列问题：（1）若图7中的一段导线内有个自由电荷，则安培力与洛伦兹大小有什么关系？（）（2）若图7中导线长设为，电流设为，磁感应强度为，导线所受安培力多大？（）（3）每个自由电荷的电量为，图7中的总电量为多少？（）电荷定向移动的速率为，这些电量全部从通过，用时多少？（）电流如何表达？（）师：根据上述条件，能否推导出的计算式？生：师：上述推导中与在方向有什么要求？生：电荷运动方向应当与磁场方向垂直。总结：当电荷运动方向与磁场垂直时：，上述各物理量的单位分别为：、、、练习2．电子的速率,沿着与磁场垂直的方向射入的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？电子的质量，它受到的重力是多大？，，通过此题一方面让学生熟悉洛伦兹力的公式，另一方面让学体会分析演示实验时，重力可以忽略的原因。师：当电荷的运动方向与磁场方向平行时，是否受洛伦兹力呢？生：不受，因为前节已证明当通电导体和磁场平行时，磁场对导体没有作用力。总结：当电荷运动方向与磁场方向平行时，受到的洛仑兹力等于零；当电荷运动方向与磁场方向垂直时，受到的洛仑兹力。思考讨论：当电荷运动方向与磁场方向成角时，受到的洛伦兹力多大？（提示：分解速度或磁感应强度）5．洛伦兹力作用效果讨论：洛伦兹力方向与电荷运动方向有何关系？洛伦兹是否对电荷做功？洛伦兹力对电荷速度大小、方向有何影响？6．结课，布置作业