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1、 第五節(jié) 研究洛侖茲力教學(xué)目標1、通過本課時的學(xué)習(xí)使學(xué)生知道磁場對電流的作用(安培力)實質(zhì)是磁場對運動電荷作用(洛侖茲力)的宏觀表現(xiàn)。2、理解洛侖茲力的方向由左手定則判定,能根據(jù)安培力的表達式F=BIL推導(dǎo)洛侖茲力的表達式f=qvB。3、培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析能力以及邏輯推理能力,使學(xué)生體會由宏觀量描繪微觀量的科學(xué)思想。教學(xué)重點1、由安培力的方向?qū)С雠卸鍋銎澚Ψ较虻呐卸ǚ椒ㄗ笫侄▌t。2、根據(jù)安培力的表達式(宏觀量)導(dǎo)出洛侖茲力(微觀量)的表達式。教學(xué)難點建立相關(guān)物理模型,導(dǎo)出公式f=qvB。教學(xué)方法啟發(fā)、實驗觀察結(jié)合講解、討論。教學(xué)媒體陰極射線管、學(xué)生低壓電源、感應(yīng)圈(高壓)、蹄形磁體、導(dǎo)
2、線和開關(guān)以及投影儀、投影片、投影屏幕。課時課型一課時、新課。教學(xué)過程(40分鐘)一、課題導(dǎo)入(5分鐘左右)1、安培力的啟示(導(dǎo)課):磁場對電流具有磁場力的作用(安培力),電流是由于電荷定向運動形成的,由此可猜想:磁場對電流的作用是磁場對運動電荷作用的體現(xiàn)。2、演示實驗、驗證猜想:介紹(簡介)陰極射線管及工作原理。觀察陰極射線(電子束)在磁場中發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。教師提問:這一現(xiàn)象表明什么?師生總結(jié):陰極射線(電子束)在磁場中偏轉(zhuǎn),說明電子束在磁場中確實受到某種力的作用,這個力就是今天我們要學(xué)習(xí)的洛侖茲力。二、新課教學(xué)(30分鐘左右)(一)洛侖茲力物理學(xué)中把磁場對運動電荷的作用力(磁場力)稱為洛
3、侖茲力(物理學(xué)家洛侖茲最先提出這一觀點)。(二)洛侖茲力的方向1、由安培力的方向?qū)С雎鍋銎澚Ψ较虻奶攸c(1)洛侖茲力的方向跟磁場方向垂直;(2)洛侖茲力的方向跟電荷運動方向垂直。2、用左手定則確定洛侖茲力的方向(便于記憶)教師示范:伸開左手,使大拇指跟其于四個手指垂直,且處于同一水平面內(nèi),將左手放入磁場中,讓磁感線從手心穿進,四指指向正電荷的運動方向,那么大拇指所指的方向就是正電荷受洛侖茲力的方向(在黑板上畫出示意圖)。教師提問:如果是負電荷在磁場中運動,洛侖茲力的方向如何?為什么?啟發(fā)學(xué)生思考,師生共同按如下思路分析:負電荷定向運動形成電流方向如何?受到的安培力的方向如何?由此得出負電荷受洛
4、侖茲力方向的判定方法(在黑板上畫出示意圖)。以陰極射線束在磁場中的偏轉(zhuǎn)加以驗證,使學(xué)生體會這一方法的應(yīng)用。(三)洛侖茲力的大小1、教師提出問題,學(xué)生分析討論:如何定量描述洛侖茲力的大???2、建立物理模型,引導(dǎo)學(xué)生思考,師生共同推導(dǎo):設(shè)導(dǎo)線長L,放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,導(dǎo)線中電流大小為I,電流方向跟磁場方向垂直,由此可知:F安=BIL設(shè)形成電流的電荷是相同的正電荷,電量為q,以等速v作定向運動(為研究的方便而設(shè)定如此情形,跟實際效果相同),導(dǎo)體橫截面積為S,單位體積內(nèi)的電荷數(shù)目為n,由此可見: I=nqvS從微觀角度看,導(dǎo)體中運動的電荷受洛侖茲力作用,所有運動電荷受洛侖茲力的總體效應(yīng)表現(xiàn)
5、為導(dǎo)線受的安培力,設(shè)每個運動電荷的洛侖茲力為f,由此必然有: (LSn)f=F安由得:f=qvB3、引導(dǎo)學(xué)生分析f=qvB的適用條件教師提問:運動電荷在磁場中一定受洛侖茲力的作用嗎?為什么?f=qvB的適用條件如何?師生共同總結(jié):當電荷運動方向與磁場方向平行時,運動電荷雖然在磁場中,但不受洛侖茲力作用(為什么?)。當電荷運動方向與磁場方向垂直時,運動電荷受洛侖茲力最大fmax=qvB。三、本課時小結(jié)(23分鐘)1、對學(xué)生強調(diào)洛侖茲力方向的特點:洛侖茲力方向跟磁場方向垂直;洛侖茲力方向跟電荷運動方向垂直。2、應(yīng)用左手定則時,對正電荷與負電荷的不同點(四指指向不同)和相同點(四指指向電流的方向)。
6、3、洛侖茲力大小的描述。四、鞏固與練習(xí)教材P87(1)題。五、思考與討論(用投影儀打出思考題,供學(xué)生課后思考和討論)1、當導(dǎo)線中無電流時,導(dǎo)線放在磁場中,但不受安培力作用。可是導(dǎo)線中的自由電荷卻在不停地做無規(guī)則的(熱)運動,速率非常大,可見每個電荷要受洛侖茲力作用,即是說 從微觀角度看導(dǎo)線應(yīng)該(好象)受安培力的作用,對此你作何解釋?2、帶電粒子在磁場中運動時,洛侖茲力對帶電粒子是否做功?為什么(為下節(jié)課的學(xué)習(xí)埋下伏筆)?六、作業(yè)布置教材P178(2)題(3)題。教學(xué)后記1、根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場中受安培力作用,推測安培力可能是由于磁場對運動電荷的作用,再由演示實驗加以驗證,學(xué)生容易接受,且對實驗現(xiàn)象表現(xiàn)出濃厚的興趣。由此可見,演示實驗在教學(xué)中的作用不可低估。2、 負電荷所受洛侖茲力方向的判定,學(xué)生不易記住,在今后的教學(xué)中還應(yīng)強化。 板書設(shè)計磁場對運動電荷的作用(一)洛侖茲力磁場對運動電荷的作用力叫洛侖茲力。(二)洛侖茲力的方向方向特點:與磁場方向垂直;與電荷運動方向正交。左手定則:fBBvvf安(三)洛侖茲力的大小F安=BILI=nqvLSnf=F安f=qvB