【教案】粤教版高中物理选修（1-1）第一章第六节《洛仑兹力初探》教案.docVIP

第六节 洛仑兹力初探 1．教学目标 （1）经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 （2）经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，由此体会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。会计算洛伦兹力的大小。 （3）知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理。 ２．教材分析与教学建议 洛伦兹力的方向和大小是本节教材的重点，实验结合理论探究洛伦兹力方向，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。 “洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？洛伦兹力对带电粒子的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？”教材提出这样三个问题供学生思考与讨论，是新课标教材重视“过程与方法”教学目标的体现。课堂教学中可以组织学生开展小组讨论，然后通过交流发言得出正确结论。 （1）洛伦兹力的方向 演示实验不仅能够让学生确信洛伦兹力的存在，而且可以通过实验发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系，探究出它们之间的关系能成为“安培力是洛伦兹力的宏观表现”的一个佐证。同时，这个演示实验让肉眼看不到的电子显现出径迹，让学生可以亲眼观察磁场使电子径迹发生弯曲的现象，可以大大激发起学生的好奇心和求知欲，甚至有的学生由此能树立从事科学研究的人生志向。因此做好这个演示实验十分重要。应充分发挥演示实验的作用，结合对安培力方向的复习，使研究洛伦兹力方向的过程成为一个科学猜象、逻辑思维、实验证实、归纳讨论的过程。 教学片段： ①根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，根据电流形成的知识分析提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。 ②介绍阴极射线管，演示阴极射线在磁场中的偏转。此时学生的注意力很可能停留在电子束的偏转上，不会注意磁场的方向。 ③要求学生上台实验，使阴极射线向上（或下）偏转，让学生思考磁场应怎样放置。或者不作具体要求直接让有兴趣的学生上台来重复刚才的实验，可能会看到不同的现象，比如因磁场上下方向使电子束前后方向偏转而打不到荧光板上等等，引导学生分析原因，引出洛伦兹力方向的判断。 ④根据前面对安培力实质的猜想和安培力方向的判定法则，猜想洛伦兹力方向应垂直于电荷运动方向和磁场方向，并用左手定则判断。具体到实验中，要看到上下方向偏转的电子束，磁场应前后方向放置，并猜想电子束的偏转方向。 ⑤实验验证，引导学生注意到左手定则判断洛伦兹力方向是要注意电子束的运动方向与电流方向是相反的。 ⑥归纳洛伦兹力的方向。说明“安培力实际是洛伦兹力的宏观表现”。 与安培力的方向一样，培养学生的空间想象能力仍然是学好本节的关键。应帮助学生建立三维空间模型（必要时可借助一些实物工具如墙角、笔、尺等），充分发挥立体图和各种剖面图的作用。同时由于我们的习题和例题大多数是洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向是两两垂直的，应该防止学生在解决实际问题时误以为洛伦兹力方向、电荷的运动方向、磁感应强度方向一定是两两垂直的。可结合教材图3.5-2强调——洛伦兹力的方向一定与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，但电荷的运动方向与磁感应强度方向可以成任意角度。当电荷的运动方向与磁感应强度方向垂直时，洛伦兹力最大，当电荷的运动方向与磁感应强度方向平行时，洛伦兹力最小等于零。 （2）洛伦兹力的大小 教材“思考与讨论”揭示了推导洛伦兹力大小计算公式的思路。先明确推导的出发点：“安培力实际是洛伦兹力的宏观表现――即一段导线所受安培力等于该段导线内所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力”；其次建立推导的物理模型：长为L的静止的通电导线，它受到的安培力除以导线内定向移动的带电粒子数目N (N=nLs)；再考虑推导的目标：洛伦兹力大小可能与哪些因素有关，表达式中那些物理量不应该出现，从而找到电流为I与带电粒子运动速度v的数量关系（I=nqvs）。抓住了上述线索，思考与讨论就有了方向，教师应该根据学生的讨论进度适时进行点拨，让学生体会推导的思维线索和逻辑过程，不仅知道“要这样做”，更知道“为什么这样做”，避免教师或优秀学生的“推导表演”。 洛伦兹力的计算公式F=qvB是在导线与磁场垂直的情况下导出的，这一公式仅适用于的情况，如果电荷的运动方向与磁场方向不垂直，应该怎么处理？这个问题应该由学生自己解决，也不必再增加一个公式F=qvBsinθ。 教材旁批由运动电荷所受的洛伦兹力出发来定义磁感应强度（实际上有些物理教材就是这样定义磁感应强度的，如新概念高中