教案4(分享孫廣志老師的博客)

第五節(jié)、磁場對運動電荷的作用（1課時） 一、教學目標 （一）知識與技能 1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向. 2、知道洛倫茲力大小的推理過程. 3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算. 4、了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對電荷不做功. 5、了解電視顯像管的工作原理 （二）過程與方法 通過觀察，形成洛倫茲力的概念，同時明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。 （三）情感態(tài)度與價值觀 引導(dǎo)學生進一步學會觀察、分析、推理，培養(yǎng)學生的科學思維和研究方法。讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實驗驗證”。 二、重點與難點： 重點：1.利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向. 2.掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算. 這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場中的運動)，是本章的重點 難點：1.洛倫茲力對帶電粒子不做功. 2.洛倫茲力方向的判斷. 三、教具：電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體 四、教學過程： （一） 復(fù)習引入 前面我們學習了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題： 1.如圖判定安培力的方向（讓學生上黑板做） 若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線所受的安培力大小？ ［學生解答］ 解：F=BIL=4×10-2 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. 2.什么是電流？ ［學生答］電荷的定向移動形成電流. ［教師講述］磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，我們會想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電荷上的力的宏觀表現(xiàn). ［演示實驗］觀察磁場陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)（100頁圖3。5--1） ［教師］說明電子射線管的原理： 說明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場的作用下高速運動而形成的電子流，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，磁鐵是用來在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場的，還應(yīng)明確磁場的方向。 ［實驗結(jié)果］在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。學生用左手定則判斷電子束彎曲方向。 ［學生分析得出結(jié)論］磁場對運動電荷有作用.------引出新課 （二）新課講解 1、洛倫茲力的方向和大小 （1）、洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力. 通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 【說明】可以根據(jù)磁場對電流有作用力而對未通電的導(dǎo)線沒有作用力，引導(dǎo)學生提出猜想：磁場對電流作用力的實質(zhì)是磁場對運動電荷的作用力。 ［過渡語］運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？ ［問題］如圖 （2） 判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向為垂直電流方向向上，乙圖安培力方向為垂直電流方向向下） ②.電流方向和電荷運動方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運動方向相同，和負電荷運動方向相反） ③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負電荷所受的洛倫茲力的方向相反.） ④.電荷運動方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學生分析總結(jié)）  （2）、洛倫茲力方向的判斷——左手定則 伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運動的反方向，那么拇指所指的正方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向. 【要使學生明確】：正電荷運動方向應(yīng)與左手四指指向一致，負電荷運動方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。 ［投影出示練習題］----“問題與練習”1 （2） 試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向. ［學生解答］ 甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上. 乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下. 丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者. 丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里  （3）、洛倫茲力的大小 現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小.  通過“思考與討論”，來推導(dǎo)公式F=qvBsinθ時，應(yīng)先建立物理模型(教材圖3．5—3)，再循序漸進有條理地推導(dǎo)，這一個過程可放手讓學生完成，體現(xiàn)學習的自主性。 也可以通過下面的命題引導(dǎo)學生一一回答。 設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中. ［問題］這段導(dǎo)線中電流I的微觀表達式是多少？讓學生推導(dǎo)后回答。 ［學生答］I的微觀表達式為I=nqSv ［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學生答］F安=BIL ［問題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？ ［學生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS. ［問題］每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？ ［學生答］安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以  F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB 洛倫茲力的計算公式 （1）當粒子運動方向與磁感應(yīng)強度垂直時（v┴B）  F = qvB （2）當粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向成θ時（v∥B）  F = qvBsinθ 上兩式各量的單位： F為牛（N），q為庫倫（C）， v為米/秒（m/s）, B為特斯拉（T） 最后，通過“思考與討論”，說明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運動的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對運動的帶電粒子總是不做功的。 2． 像管的工作原理 （1）原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理 （2）構(gòu)造：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用102頁）  在條件允許的情況下，可以讓學生觀察顯像管的實物，認清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀，然后運用安培定則和左手定則說明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。 再通過“思考與討論”（ 103頁），讓學生弄清相關(guān)問題。進而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。 最后讓學生回憶 “示波管的原理”，通過對比看看二者的差異。 （三）對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié) （四）鞏固新課  （1）復(fù)習本節(jié)內(nèi)容   （2）完成“問題與練習” 4、5練習，3作業(yè)                     第六節(jié)、帶電粒子在勻強磁場中的運動（2課時+1練習） 一、教學目標 （一）知識與技能 1、理解洛倫茲力對粒子不做功. 2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運動. 3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題. 知道質(zhì)譜儀的工作原理。 4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理 、及用途 。 （二）過程與方法 通過綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場）中的問題. 培養(yǎng)學生的分析推理能力. （三）情感態(tài)度與價值觀 通過對本節(jié)的學習，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新歷程。 二、重點與難點： 重點：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關(guān)問題. 難點：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動. 2.綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復(fù)合場中的問題. 三、教具：洛倫茲力演示儀、感應(yīng)線圈、電源、多媒體等 四、教學過程： （一）復(fù)習引入 ［問題1］什么是洛倫茲力？［磁場對運動電荷的作用力］ ［問題2］帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？［不一定，洛倫茲力的計算公式為F=qvBsinθ，θ為電荷運動方向與磁場方向的夾角，當θ=90°時，F(xiàn)=qvB;當θ=0°時，F(xiàn)=0.］ ［問題3］帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什么運動呢？今天我們來學習——帶電粒子在勻強磁場中的運動、質(zhì)譜儀. （二）新課講解---第六節(jié)、帶電粒子在勻強磁場中的運動 【演示】先介紹洛倫茲力演示儀的工作原理，由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸氣發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。后進行實驗.（并說明相關(guān)問題104-105頁） 教師進行演示實驗. ［實驗現(xiàn)象］在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場（這個磁場是由兩個平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的），電子的徑跡變彎曲成圓形. ［教師引導(dǎo)學生分析得出結(jié)論］ 當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動. 帶電粒子垂直進入勻強磁場中的受力及運動情況分析（動態(tài)課件）. 一是要明確所研究的物理現(xiàn)象的條件----在勻強磁場中垂直于磁場方向運動的帶電粒子。二是分析帶電粒子的受力情況，用左手定則明確帶電粒子初速度與所受到的洛倫茲力在同一平面內(nèi)，所以只可能做平面運動。三是洛倫茲力不對運動的帶電粒子做功，它的速率不變，同時洛倫茲力的大小也不變。四是根據(jù)牛頓第二定律，洛倫茲力使運動的帶電粒子產(chǎn)生加速度(向心加速度) ［出示投影］ ①.電子受到怎樣的力的作用？這個力和電子的速度的關(guān)系是怎樣的？（電子受到垂直于速度方向的洛倫茲力的作用.） ②.洛倫茲力對電子的運動有什么作用？（.洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小） ③.有沒有其他力作用使電子離開磁場方向垂直的平面？（沒有力作用使電子離開磁場方向垂直的平面） ④.洛倫茲力做功嗎？（洛倫茲力對運動電荷不做功） 1．帶電粒子在勻強磁場中的運動 （1）、運動軌跡：沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，粒子在垂直磁場方向的平面內(nèi)做勻速圓周運動，此洛倫茲力不做功. 【注意】帶電粒子做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供。 通過“思考與討論”（ 105頁），使學生理解帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，的軌道半徑r和周期T與粒子所帶電量、質(zhì)量、粒子

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