1.2 磁场对运动电荷的作用力 教学设计-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 第2节 磁场对运动电荷的作用力 1、 教学内容分析 《磁场对运动电荷的作用力》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修2“电磁感应及其应用”主题下的内容。课程标准要求为：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。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：建议教师用演示实验的方法来让学生了解洛伦兹力的大小和方向的相关因素教师要设计好这个实验的探究方法和程序，让学生来讨论每一步实验结果的意义。判断洛伦兹力的方向的要求属于操作水平，因此，与前面判断安培力一样，要尽可能让学生自己动手操作判断，使学生达到比较熟练的程度。对于洛伦兹力的计算公式只要求电荷运动方向与磁场方向垂直的情况，对于不垂直的情况可根据学生的学习能力来确定是否要求。电磁继电器是电流的磁效应的重要应用，它也是重要的电工元件。教师可安排一个设计性作业让学生来完成，培养学生的动手实践能力，同时使学生对继电器的原理有深度的理解。 2、 教学目标 1.学生通过实验认识洛伦兹力。掌握用左手定则判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 2.学生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。 3.学生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。 3、 教学重难点 教学重点：洛伦兹力的方向和大小 教学难点：安培力和洛伦兹力的关系，从安培力推导洛伦兹力的表达式 教学方法：演示实验法、启发式教学、讨论法 4、 教学准备 (1)多媒体课件 (2)带电极的水槽、学生电源、导电液体、强磁铁、导线、条形磁铁、高压感应圈、阴极射线管 5、 教学流程图 6、 教学过程 活动一:实验探究——磁场对运动电荷有力的作用 演示实验:带电极的圆形水槽、导电液体、学生电源、强磁铁、导线。 猜想:导电液体在磁场中旋转的原因。 实验验证:阴极射线管,高压感应圈,条形磁铁。 设计意图:实验过程中不加磁场时,电子不受力,做直线运动;拿一条形磁铁靠近阴极射线管,运动的电子处在磁场中,观察发生的现象。知道磁场对运动电荷有力的作用,把这个力称为洛伦兹力。 活动二:实验探究——洛伦兹力的方向 演示实验:利用圆形水槽实验,观察导电液体的旋转方向。 猜想:洛伦兹力的方向可以用左手定则判断。 实验验证:阴极射线管,高压感应圈,条形磁铁。 设计意图:旋转液体的运动方向不好判断,借由比较直观的阴极射线管的实验进行验证。 活动三:探究洛伦兹力的大小 思维点拨: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。 模型建立:如图所示,在磁感应强度为B的磁场中,长为L的导线，单位体积内含有的运动电荷数为n,每个电荷的电荷量为q,电荷平均定向移动的速率为v，,导线的横截面积为S。 问题 3-1:运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用吗? 问题3-2:当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时,洛伦兹力的大小F如何? 问题 3-3:当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向夹角为θ时,洛伦兹力的大小该怎样来计算?试推导。 活动四:从物理走向生活 图片展示:极光的图片、显像管的图片。 问题 4-1:如果要使电子東在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的 A点,偏转磁场应该沿什么方向? 问题4-2:如果要使电子束打在B点,偏转磁场应该沿什么方向? 问题 4-3:如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化? 问题4-4:要使电子在荧光屏上精确定位,就需要知道电子的运动轨迹。电子在磁场中的偏转轨迹究竟是何种性质的轨迹呢? 设计意图:感受大自然的神奇,解释极光产生的原因,通过视频短片让学生了解极光的产生为什么只出现在地球南北两极附近。让学生体会物理知识在生活中的应用。 7、 板书设计 8、 作业布置 带电粒子在磁场中的运动轨迹的性质是什么？ 9、 教学反思 洛伦兹力属于微观力学范畴,比较抽象,毕竟微观粒子既看不见也摸不着,怎么给学生感性的认识?能否帮助学生掌握本节课的关键?利用阴极射线管,使阴极激发出的电子末在荧光屏上产生绿色的径迹,在轨迹附近加上磁场,使径迹偏转,学生感觉微观粒子的受力。这个方法虽好,但远离学生的经验,还是有些抽象,不能有效地激发学生的思考。爱因斯坦说过:“提出问题比解决问题更重要,没有思考就没有新思想的产物。"所以在学习过程中一个好的问题的形成是开始建构知识的关键。 本节课的课堂教学中采用了导电液体在磁场中旋转的实验来激发学生的思考,让学生从身边可操作的现象来认识洛伦兹力。让学生思考导电液体旋转原因的同时,复习回忆电流是由于电荷的定向移动而产生的,引导学生从安培力这个宏观量思考到磁场对运动电荷有力的作用。提出疑问后用阴极射线管的实验验证猜测。在讲解重点知识时,分步运用观察实验、提问、猜想、讨论、实验验证、讲解、推导等手段,让学生在积极参与的过程中理解和掌握本节知识内容。传统知识教育的特征是被动接受,知识的学习过程也主要是记忆的过程,这些特征必将导致重结果甚于重过程,重标准答案甚于重智力开发,现在意义的教学并不是简单的对自然规律的揭示,更重要的是能找到研究自然律的方法。为此,在教学设计中,我改“讲授”为“探究”,把教学的重点从学习具体的物理知识变为探索知识的过程。 教材直接给出了洛伦兹力的方向用左手定则判断,在处理这部分内容时,以实验现象为切入点,引导学生回忆安培力方向的判断,启发他们分析并总结,由电流方向和电荷运动方向的关系及安培力和洛伦兹力宏观和微观的对应关系,得出运动电荷所受洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判断。为加深学生的感性认识,用阴极射线管的实验验证左手定则确实可以用来判断洛伦弦力的方向。避免了学生在听课过程中被拖着走的现象。在推导洛伦兹力的大小时,把推导过程大胆地交给学生,通过设疑提问和学生小组合作自主探究等方式,实现知识的迁移。再通过学生反馈推导过程,学生得到启发,受到激励。 物理来源于生活,服务于生活。从实验走进物理课堂,从物理走向生活引导学生用所学知识解释极光,展示物理的自然之美;通过介绍电视机显像管的工作原理,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,从而获得成功的体验和愉悦。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$