磁場對運(yùn)動電荷的作用力優(yōu)秀教案
在教學(xué)工作者開展教學(xué)活動前,總不可避免地需要編寫教案,通過教案準(zhǔn)備可以更好地根據(jù)具體情況對教學(xué)進(jìn)程做適當(dāng)?shù)谋匾恼{(diào)整。那么寫教案需要注意哪些問題呢?以下是小編為大家收集的磁場對運(yùn)動電荷的作用力優(yōu)秀教案,歡迎閱讀,希望大家能夠喜歡。
一、教材分析
洛侖茲力的方向是重點,實驗結(jié)合理論探究洛侖茲力方向,再由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達(dá)式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會,一定要讓全體學(xué)生都參與這一過程。
二、目標(biāo):
。ㄒ唬┲R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(qiáng)度的方向垂直時,粒子在勻磁場中做勻速圓周運(yùn)動.
3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)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 。
。ǘ┻^程與方法
通過綜合運(yùn)用力學(xué)知識、電磁學(xué)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(xué)生的分析推理能力.
。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價值觀
通過對本節(jié)的學(xué)習(xí),充分了解科技的巨大威力,體會科技的創(chuàng)新歷程。
三、重點難點
重點:帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑和周期公式,并能用分析有關(guān)問題.
難點:1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動.
四、學(xué)情分析
本節(jié)是安培力的延續(xù),又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場中運(yùn)動的基礎(chǔ),還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié),對以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析,對利用功能關(guān)系解力學(xué)問題,有很大的幫助。
五、教學(xué)方法
實驗觀察法、邏輯推理法、講解法
六、前準(zhǔn)備
1、學(xué)生的準(zhǔn)備:認(rèn)真預(yù)習(xí)本及學(xué)案內(nèi)容
2、教師的準(zhǔn)備:多媒體制作,前預(yù)習(xí)學(xué)案,內(nèi)探究學(xué)案,后延伸拓展學(xué)案
演示實驗
七、時安排:
1時
八、教學(xué)過程
。ㄒ唬╊A(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
。ǘ┣榫耙、展示目標(biāo)
前面我們學(xué)習(xí)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
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?
(2)電流是如何形成的? 電荷的定向移動形成電流。
磁場對電流有力的作用,電流是由電荷的定向移動形成的,大家會想到什么?
這個力可能是作用在運(yùn)動電荷上的,而安培力是作用在運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。
[演示實驗]用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。如圖3.5-1
說明電子射線管的原理:
從陰極發(fā)射出電子,在陰陽兩極間的高壓作用下,使電子加速,形成電子束,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(yùn)動軌跡。
實驗現(xiàn)象:在沒有外磁場時,電子束沿直線運(yùn)動,將蹄形磁鐵靠近陰極射線管,發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。
分析得出結(jié)論:磁場對運(yùn)動電荷有作用。
。ㄈ┖献魈骄俊⒕v點播
1、洛倫茲力的方向和大小
運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力實際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
方向(左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四個手指垂直,并且都和手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動的方向,那么,大拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。
如果運(yùn)動的是負(fù)電荷,則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向,那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。
思考:
1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向。
甲 乙 丙 丁
下面我們討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。
結(jié)論:F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直,可以不垂直。
洛倫茲力的大小
若有一段長度為L的通電導(dǎo)線,橫截面積為S,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(qiáng)度為B的磁場中。
這段導(dǎo)體所受的安培力為 F安=BIL
電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為 I=nqSv
這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為 N=nLS。
安培力可以看作是作用在每個運(yùn)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,所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為
當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時,設(shè)夾角為θ,則電荷所受的洛倫茲力大小為
上式中各量的單位:
為牛(N),q為庫倫(C),v為米/秒(m/s),B為特斯拉(T)
思考與討論:
同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運(yùn)動時,洛倫茲力對帶電粒子是否做功?
教師引導(dǎo)學(xué)生分析得:
洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向,因此
洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小,所以洛倫茲力對電荷不做功。
思考:
2、電子的速率v=3×106 m/s,垂直射入B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場中,它受到的洛倫茲力是多大?
3、、自宇宙的質(zhì)子流,以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點,則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時,將_______
A.豎直向下沿直線射向地面B.相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C.相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D.相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)
2、電視顯像管的工作原理
在圖3.5-4中,如圖所示:
(1)要是電子打在A點,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? 垂直紙面向外
。2)要是電子打在B點,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? 垂直紙面向里
(3)要是電子打從A點向B點逐漸移動,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化?
先垂直紙面向外并逐漸減小,然后垂直紙面向里并逐漸增大。
學(xué)生閱讀教材,進(jìn)一步了解顯像管的工作過程。
。ㄋ模┓此伎偨Y(jié)、當(dāng)堂檢測
。ㄎ澹┌l(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
完成P103“問題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。
九、板書設(shè)計
1、洛倫茲力的方向:左手定則
2、洛倫茲力的大小:
3、電視顯像管的工作原理
十、教學(xué)反思
“思考與討論”在堂上可組織學(xué)生開展小組討論,根據(jù)線索的實際情況靈活鋪設(shè)臺階,讓不同層次的學(xué)生在討論中有比較深刻的感受,然后通過交流發(fā)言得出正確結(jié)論。
臨清三中—物理—朱廣明—盛淑貞
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