2022年《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)WORD版

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1、 2022年《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)WORD版 3.5 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 ★新課標(biāo)要求 (一)知識(shí)與技能 1、知道什么是洛倫茲力。 2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。 3、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程。 4、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子,受到洛倫茲力大小的計(jì)算。 5、理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。 6、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。 (二)過(guò)程與方法 通過(guò)洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證” ★教學(xué)重點(diǎn) 1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方

2、向。 2、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子,受到洛倫茲力大小的計(jì)算。 ★教學(xué)難點(diǎn) 1、理解洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。 2、洛倫茲力方向的判斷。 ★教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、講述法、分析推理法 ★教學(xué)用具: 電子射線管、電源、磁鐵、投影儀、投影片 ★教學(xué)過(guò)程 (一)引入新課 教師:(復(fù)習(xí)提問(wèn))前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力,下面思考兩個(gè)問(wèn)題: (1)如圖,判定安培力的方向 學(xué)生上黑板做,解答如下: 若已知上圖中:B=4.0×10-2 T,導(dǎo)線長(zhǎng)L=10 cm,I=1 A。求:導(dǎo)線所受的安培力大?。? 學(xué)生解答: F=BIL=4×

3、10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N 答:導(dǎo)線受的安培力大小為4×10-3 N。 (2)電流是如何形成的? 學(xué)生:電荷的定向移動(dòng)形成電流。 教師:磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用,電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的,大家會(huì)想到什么? 學(xué)生:這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的,而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。 [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。如圖3.5-1 教師:說(shuō)明電子射線管的原理: 從陰極發(fā)射出來(lái)電子,在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下,使電子加速,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。 學(xué)生:觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在沒(méi)

4、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。 學(xué)生分析得出結(jié)論:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。 (二)進(jìn)行新課 1、洛倫茲力的方向和大小 教師講述:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 我們用安培定則判斷安培力的方向,因此可以用安培定則判斷洛倫茲力的方向。 (投影) 左手定則:伸開(kāi)左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直,并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開(kāi)的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,那么,大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。 如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷,則四

5、指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)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。 [投影片出示練習(xí)題] (1)試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向。 甲 乙 丙 丁 學(xué)生解答: 甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上; 乙中負(fù)電荷所受的洛倫茲力方向向上; 丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向紙內(nèi); 丁中負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙外 教師:下面我們來(lái)討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。 學(xué)生:F總垂直于B與v所

6、在的平面。B與v可以垂直,可以不垂直。 教師:現(xiàn)在我們來(lái)研究洛倫茲力的大小。 若有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)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(gè)自由電荷的電量為q,定向移動(dòng)的平均速率為v,將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中。 教師:這段導(dǎo)體所受的安培力為多大? 學(xué)生:F安=BIL 教師:電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式是什么? 學(xué)生:I的微觀表達(dá)式為I=nqSv 教師:這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)? 學(xué)生:這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS。 教師:每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大? 學(xué)生:安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)上的洛倫茲力F的合力,這段導(dǎo)體中含有

7、的自由電荷數(shù)為nLS,所以 教師:當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí),設(shè)夾角為θ,則電荷所受的洛倫茲力大小為多大? 學(xué)生: 教師指出:上式中各量的單位:為牛(N),q為庫(kù)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功?說(shuō)明理由。 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(duì)電荷不做功。 投影片出示練習(xí)題: 練習(xí)1、電子的速率v=3×106 m/s,垂直射入B=0.10 T的勻強(qiáng)

8、磁場(chǎng)中,它受到的洛倫茲力是多大? 學(xué)生分析求解,教師巡回指導(dǎo): f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N 練習(xí)2、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流,以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn),則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí),將_______ A.豎直向下沿直線射向地面 B.相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn) C.相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn) D.相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn) 學(xué)生分析解答:B。地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北,質(zhì)子是氫原子核帶正電,根據(jù)左手定則可判定,質(zhì)子自赤道上空豎直下落過(guò)程中受洛倫茲力方向向東。 2、電視顯像管的工作原理 教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,思

9、考并回答問(wèn)題。 電子束是怎樣實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的? 在圖3.5-4中,如圖所示: (1)要是電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向? (2)要是電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向? (3)要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化? 學(xué)生:思考并回答問(wèn)題: (1)要是電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該垂直紙面向外 (2)要是電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該垂直紙面向里 (3)要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該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。 教師:電子打在熒光屏上只能有一個(gè)亮點(diǎn),為什么整個(gè)熒光屏都能發(fā)光能? 學(xué)生閱讀教材,進(jìn)一步了解顯像管的工作過(guò)程。

10、 (三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 教師活動(dòng):讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰(shuí)的更好,好在什么地方。 點(diǎn)評(píng):總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開(kāi),讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 (四)實(shí)例探究 ☆洛倫茲力的方向 【例1】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是 A.F、B、v三者必定均保持垂直 B.F必定垂直于B、v,但

11、B不一定垂直于v C.B必定垂直于F、v,但F不一定垂直于v D.v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B 解析:根據(jù)左手定則,洛倫茲力垂直于B,也垂直于v,垂直于B與v所決定的平面,但B與v不一定垂直. 答案:B 【例2】如圖所示的是磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B垂直于F與v決定的平面,B、F、v兩兩垂直)。其中正確的是 答案:D ☆洛倫茲力的大小 【例3】如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下,有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則 A.若電子從右向左飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng) B.若電子從右向左飛入

12、,電子將向上偏轉(zhuǎn) C.若電子從右向左飛入,電子將向下偏轉(zhuǎn) D.若電子從左向右飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng) 解析:若電子從右向左飛入,電場(chǎng)力向上,洛倫茲力也向上,所以上偏,B正確;若電子從左向右飛入,電場(chǎng)力向上,洛倫茲力向下。由題意,對(duì)正電荷qE=Bqv,與q無(wú)關(guān),所以對(duì)電子二者也相等,所以電子從左向右飛,做勻速直線運(yùn)動(dòng). 答案:BD 【例4】一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有電流,把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入(若不計(jì)重力影響),粒子將在管中 A.做圓周運(yùn)動(dòng) B.沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng) C.做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D.做勻速直線運(yùn)動(dòng) 解析:通電長(zhǎng)螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向始終與中軸線平行,帶電粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),不受洛倫茲力,所以一直保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,正確答案是D。 答案:D ★課余作業(yè) 完成P103“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書(shū)面完成第3、4題。 ★教學(xué)體會(huì) 思維方法是解決問(wèn)題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng),物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。

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