高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力优秀教案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力优秀教案，共9页。教案主要包含了洛伦兹力的方向，洛伦兹力的大小，洛伦兹力的实际应用等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
1.2 磁场对运动电荷的作用力
教学内容分析
洛伦兹力的方向和大小是本节教材内容的重点，实验结合理论探究洛伦兹力的方向，再由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一过程。教材在“思考与讨论”栏目中提出的逻辑线索，实质上是为推导过程铺设的台阶，教师也可以根据学生的实际情况灵活铺设台阶，要让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。课堂教学中要求学生能根据这一逻辑线索推导出洛伦兹力的表达式。
学情分析
学生在学习“磁场对运动电荷的作用力”这一部分时，通常会面临几个方面的挑战。首先，磁场和电场的概念本身比较抽象，学生需要建立起相应的物理模型。其次，洛伦兹力公式的应用需要学生对各物理量有深刻的理解，并且能够正确地运用到实际问题中。最后，理解粒子在磁场中的运动规律涉及到较复杂的力学分析，学生需要具备一定的分析能力和空间想象能力。
针对以上学情，教学策略的制定应该注重以下几个方面：
建立物理模型：利用实物模型或图示帮助学生理解磁场和电场的性质，以及它们之间的相互作用。
强化公式理解：通过多角度的讲解和习题训练，使学生能够深入理解洛伦兹力公式中的各物理量含义和公式的应用条件。
力学分析能力的培养：通过案例分析和实验，引导学生逐步掌握对粒子在磁场中运动的力学分析方法。
激发学习兴趣与动力：利用与生活实际相关的问题或有趣实验引入课题，引起学生的好奇心和探索欲望。
教学目标
1.通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解洛伦兹力在生产生活中的应用。
2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，体会模型建构与演绎推理的方法。经历一般情况下洛伦兹力表达式的得出过程，进一步体会矢量分析的方法。
3.了解显像管的基本构造及工作的基本原理，认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。
教学重难点
1、教学重点：安培力的方向和大小
2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
电视机是一种必备的家用电器，电视机显像原理是电子流撞击荧光屏，使之发亮而产生图像，请欣赏电视机显像管结构及显像管原理示意图。
电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？
磁场对通电导线有作用力，电流是如何形成的，你有什么启发？
磁场可能对运动电荷有力的作用。如何用实验验证？
磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力。
洛伦兹力大小和方向有什么规律？
学生根据所学知识回答问题。
回答验证磁场对运动电荷有力的作用的方法。观看实验视频。
引出本节主题
切实感受磁场对运动电荷的力的作用。
引出本节课的重点问题。
新课教学
一、洛伦兹力的方向
洛伦兹力方向有什么规律
请你结合以前所学知识，你认为洛伦兹力方向有什么规律？
猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？
播放实验视频
梳理实验现象：
实验表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
左手定则
伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的特点
F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
提出猜想，根据运动电荷形成电流提出合理猜想。
提出实验设计。
观看实验视频
整理实验规律
归纳左手定则判断洛伦兹力方向的方法
归纳洛伦兹力的方向
学会用已学的知识去解决未知的知识。
学会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
系统认识洛伦兹力
二、洛伦兹力的大小
洛伦兹力的大小
你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？
F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角：
①当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。
②当v∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
③当电荷静止于磁场中时（v =0）: F洛＝0 (即静止电荷不受洛伦兹力)
洛伦兹力和电场力的比较
推导洛伦兹力大小表达式
推导洛伦兹力大小表达式
分析不同情况下洛伦兹力的大小值
回答洛伦兹力和电场力比较表格
学生学会亲自推导洛伦兹力的大小。
学生学会亲自推导洛伦兹力的大小。
学会分析洛伦兹力的大小
加深对洛伦兹力和电场力的理解
三、洛伦兹力的实际应用
电子束的磁偏转
现在，你可以解释为什么电视机显像管中的电子束为什么能打到荧光屏的每一个点了吗？
显像管
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。
速度选择器
平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？
若qE=Bqv，粒子将以速度v做匀速直线
即粒子将以速度v做匀速直线
若向上偏，若向下偏
若将粒子从右边射入，粒子还能在速度选择器中做匀速直线运动吗？
不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。
磁流体发电机
平行金属板 之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？
Bqv＝qE
得：U＝Bdv
正负电子对撞机
播放视频
5.极光及极光的形成
极光（Aurra），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。下面请欣赏极光美景。
播放视频
带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？
观看解释视频
解释电子束能打到荧光屏上的每一个点的原因。
根据情境回答问题
分析出从右边射入，不能做直线运动
学生分析等两极板电荷量增加，中间电场也在增大，直到两极板间电场力等于洛伦兹力时U不在增大
观看视频，总结原因。
学以致用，学习用所学知识解决实际生活问题。
课堂总结
板书设计
第2节 磁场对运动电荷的作用
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
在教授“磁场对运动电荷的作用力”时，我有以下几点反思：
教学策略的合理性：我采用的实物模型和图示教学方法在帮助学生理解抽象概念方面起到了良好效果，但在公式应用方面还需加强训练。
学生参与度：在实验环节中，学生的参与度较高，但在理论分析环节中，部分学生表现出消极态度，表明我在调动学生积极性方面还需改进。
教学效果评估：通过课后练习和测试，我发现学生在理解洛伦兹力公式方面有了明显提高，但在实际问题的分析和解决方面仍需加强训练。
教学改进方向：针对学生反映的问题和测试结果，我计划在未来教学中增加更多与实际相结合的案例分析，加强习题训练，同时调整教学方法以提高学生的学习兴趣和参与度。
综上所述，“磁场对运动电荷的作用力”这一部分内容虽然难度较大，但通过合理的教学策略和反思改进，可以有效提高教学效果。