廣東省惠州市惠東縣勝利學(xué)校高中物理 第三章 第5節(jié)研究洛倫茲力教學(xué)設(shè)計(jì) 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(xué)設(shè)計(jì) 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(chǎng)》的第五節(jié)內(nèi)容。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這一節(jié)要求是“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)洛倫茲力。會(huì)判斷洛倫茲力的方向，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。”這一節(jié)研究洛倫茲力是《磁場(chǎng)》這章的重要內(nèi)容，既是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，是力學(xué)分析中重要部分。掌握好本節(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。 二、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能： 1、知道什么是洛倫茲力，會(huì)判斷洛倫茲力的方向； 2、知道洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程； 3、會(huì)利用本節(jié)課學(xué)的知識(shí)簡(jiǎn)單解釋電視顯像管的工作

2、原理。 過(guò)程與方法： 1、通過(guò)對(duì)安培力微觀本質(zhì)的猜測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測(cè)能力； 2、通過(guò)推導(dǎo)洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力； 3、通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 1、通過(guò)科學(xué)猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證認(rèn)識(shí)洛倫茲力，培養(yǎng)學(xué)生探求知識(shí)的科學(xué)方法和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 2、 由理論推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的公式，養(yǎng)成抽象思維能力和嚴(yán)密推理能力。 3、 多種手段相結(jié)合，使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)探究方法的多樣性。 三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 重點(diǎn)：洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力大小計(jì)算。 難點(diǎn)：洛倫茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程。 四、教法、學(xué)法分析 這節(jié)課主要采取講授法、實(shí)驗(yàn)法、

3、討論法教學(xué)模式。教學(xué)時(shí)采用新課導(dǎo)入、自主學(xué)習(xí)、小組討論、反饋精講、當(dāng)堂訓(xùn)練五個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合的方法。以數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法和實(shí)驗(yàn)為重要手段，同時(shí)輔以必要的多媒體手段，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。 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。觀察動(dòng)畫(huà)視頻，加深對(duì)微觀世界的理解。 五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 教學(xué)環(huán)節(jié) 時(shí)間 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 一、新課導(dǎo)入 3 播放極光短片 師：請(qǐng)問(wèn)這些美麗的極光一般出現(xiàn)什么時(shí)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(lái)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(dá)地球，其余的粒子則由于受到地球磁場(chǎng)的作用運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變，無(wú)法到達(dá)地球。 師：帶電粒子在地球磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槭裁磿?huì)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(wèn)進(jìn)行一步步的學(xué)習(xí)。 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生猜想：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有（無(wú)）作用力 二、自主學(xué)習(xí) 6 屏幕顯示自主學(xué)習(xí)內(nèi)容和完成相應(yīng)的題目： 閱讀課本P87-P89，完成相應(yīng)習(xí)題。 1、試畫(huà)下圖中所示的帶電粒子所受的洛倫茲力的方向 注意：在應(yīng)用

5、左手定則時(shí)學(xué)生容易犯一個(gè)錯(cuò)誤，將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向而忘記了區(qū)分正負(fù)電荷，因此要強(qiáng)調(diào)左手定則中四指的方向是正電荷的方向。 L L 2、長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為s的直導(dǎo)線通有電流I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向垂直 ①、設(shè)導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n、每個(gè)電荷的電荷量為q,求導(dǎo)線中自由電荷的總數(shù)和總電量？ ②、導(dǎo)線中的自由電荷以速度為V做定向運(yùn)動(dòng)形成電流。求自由電荷從導(dǎo)線一端運(yùn)動(dòng)到另一端的時(shí)間？通過(guò)導(dǎo)線的電流？ ③、求導(dǎo)線受到的安培力大?。扛鶕?jù)F=Nf,求出導(dǎo)線中每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力f？ ①自主學(xué)習(xí)、自主分析和解答問(wèn)題。（學(xué)生進(jìn)入自主學(xué)習(xí)

6、階段，自主學(xué)習(xí)需要獨(dú)立完成，不得討論交流，教師監(jiān)督學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況。） ②A、B、C同學(xué)上黑板畫(huà)出洛倫茲力的方向。 引導(dǎo)學(xué)生回憶如何用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，過(guò)渡到洛倫茲力方向的判斷上。先讓學(xué)生進(jìn)行判斷，通過(guò)畫(huà)圖操作，讓學(xué)生熟練應(yīng)用左手定則，下一環(huán)節(jié)再通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生同學(xué)們思考安培力與洛倫茲力的區(qū)別和聯(lián)系？ 師：請(qǐng)同學(xué)們小組討論自主學(xué)習(xí)第2題，通過(guò)合作交流完成洛倫茲力公式的推導(dǎo)。 學(xué)生小組討論交流（以6人為一小組的形式展開(kāi)討論交流） 由于學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，

7、把整個(gè)推導(dǎo)過(guò)程拆分成幾個(gè)問(wèn)題，分為幾個(gè)步驟層層推導(dǎo)，減小了學(xué)生盲目推導(dǎo)公式的難度。 展示交流、師生點(diǎn)評(píng) 4 選2個(gè)小組甲、乙代表上臺(tái)，協(xié)助學(xué)生通過(guò)視頻展臺(tái)投影展出學(xué)生小組討論交流結(jié)果、詳細(xì)的解答過(guò)程。 教師點(diǎn)評(píng)其小組成果和講解過(guò)程。 學(xué)生展示小組成果，并講解解題思路和過(guò)程。 其他學(xué)生點(diǎn)評(píng)。 通過(guò)展示和學(xué)生講解，鍛煉學(xué)生各方面的能力，深化學(xué)生解題的思維過(guò)程和對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固。 四、反饋精講 15 教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)講解： 1、［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。 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

8、，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。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒(méi)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。 2、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力,稱(chēng)為洛倫茲力 3、洛倫茲力的大小 ① 當(dāng) v⊥B 時(shí),f = qvB ② 當(dāng) v∥B (V=0)時(shí), f = 0 ③ 當(dāng)v與B之間有一定夾角θ時(shí)，f = q v B sin θ（學(xué)生了解的內(nèi)容，高考不考） 注意：用PPT課件演示f、V、B三者的方向關(guān)系。 引導(dǎo)學(xué)生理解：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

9、運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面。 例：如圖，帶負(fù)電的粒子從離子源中發(fā)射出來(lái)，在電場(chǎng)強(qiáng)度E=12N/c的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，速度多大的粒子可以沿直線ss‘從右邊孔射出？ 學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)演示，傾聽(tīng)教師講解，認(rèn)真思考并掌握其內(nèi)容。 思考：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)。） D、F同學(xué)上臺(tái)寫(xiě)下解題過(guò)程。教師點(diǎn)評(píng)，

10、并展示規(guī)范解題過(guò)程。 通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guò)E或B的數(shù)值來(lái)選擇具有某一速度的粒子 五、當(dāng)堂訓(xùn)練 10 1、(雙選)以下關(guān)于洛侖茲力的各種說(shuō)法中正確的是（ ） A. 電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛侖茲力 B. 運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛侖茲力 C.洛侖茲力對(duì)電荷永遠(yuǎn)不做功 D.洛侖茲力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向

11、和電荷速度方向所構(gòu)成的平面 2.如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)電磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)，其中E=10N/C，B=1T，現(xiàn)有一個(gè)帶電量q=+2×10-6C質(zhì)量m=2×10-6kg的小球以某速度進(jìn)入這個(gè)電磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)其恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)求出小球的速度大小和方向？ 3、極光是怎么形成的？ 根據(jù)所學(xué)知識(shí)，當(dāng)堂解答2道練習(xí)題。 E同學(xué)上臺(tái)講解并寫(xiě)下第2題的解題過(guò)程。 F同學(xué)上臺(tái)改正并補(bǔ)充。 用所學(xué)知識(shí)，回顧導(dǎo)入，用精簡(jiǎn)的話來(lái)解釋。

12、對(duì)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)進(jìn)行及時(shí)鞏固和深化。 回應(yīng)導(dǎo)入，解決同學(xué)們課前疑問(wèn) 六、教學(xué)反思 本節(jié)從美麗的極光引入，使學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、推理判斷、歸納總結(jié)等過(guò)程，能從感性到理性對(duì)洛倫茲力進(jìn)行了認(rèn)識(shí)，思維、公式推導(dǎo)等能力都得到了鍛煉和提升。但學(xué)生對(duì)電流的模型的微觀認(rèn)識(shí)不足，可能導(dǎo)致在推導(dǎo)過(guò)程受到障礙，必須將模型簡(jiǎn)化并輔以多媒體手段。同時(shí)，學(xué)生可能一時(shí)無(wú)法深入理解安培力與洛倫茲力的關(guān)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(xué)時(shí)先弱處理，需要在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中再解釋這個(gè)問(wèn)題。 七、本教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處 1、導(dǎo)入創(chuàng)新——神

13、奇的極光現(xiàn)象 通過(guò)大自然罕見(jiàn)神奇的極光短片，作為本節(jié)課的導(dǎo)入，吸引學(xué)生的眼球，產(chǎn)生好奇，不僅能使學(xué)生對(duì)這堂課產(chǎn)生濃厚的興趣和探究的欲望，而且順利的導(dǎo)入新課。 2、教學(xué)形式創(chuàng)新，體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念 本節(jié)課采用“20+20”模式（學(xué)生活動(dòng)20分鐘+教師精講20分鐘），學(xué)生先學(xué)后教，先獨(dú)立思考，后教師引導(dǎo)，在課堂上給與足夠的時(shí)間，提現(xiàn)了新課標(biāo)課程改革的“學(xué)生為主體”的理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考。解決問(wèn)題的積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 3、題目設(shè)置有深度，有技巧，給與學(xué)生思考和討論的空間和時(shí)間。 此教學(xué)課堂打破了傳統(tǒng)的沉悶、單一的教學(xué)活動(dòng)，以學(xué)生活動(dòng)為主題、以問(wèn)題鏈為導(dǎo)向、以定性討論為主。通過(guò)多媒體課件，形成生動(dòng)活潑條理清晰的教學(xué)過(guò)程。