高中物理教案设计模板(推荐4篇)。
作为一位不辞辛劳的人民教师,总不可避免地需要编写教学设计,借助教学设计可使学生在单位时间内能够学到更多的知识。那么教学设计应该怎么写才合适呢?以下是小编精心整理的高中物理教学设计(精选4篇),欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
高中物理教案设计模板 篇1
【教材分析】
本节是人教版高中《物理》必修2第五章第7节,是《曲线运动》一章的最后一节。学习本节内容既是对圆周运动规律的复习与巩固,又是后面继续学习天体运动规律的基础,具有承上启下的作用。教材安排了铁路的弯道,汽车过拱桥,航天器中的失重现象,离心现象四个方面的内容,如果面面俱到,难免会蜻蜓点水,为了在教学中突出重点、分散难点,我将教材内容进行了重新整合,分两课时完成。本课为第一课时主要讨论铁路弯道的设计意图。
【学情分析】
通过前面的学习,学生已经对圆周运动有了较为清晰地认识,但是对于向心力的概念理解还不够深入。同时高一的学生思维活跃,求知欲强,他们很希望参与到课堂中来,自主的解决问题。
【三维学习目标】
过程与方法知识与技能情感态度和价值观经历观察思考,自主探究,交流讨论等活动进一步理解向心力的概念。
能在具体问题中找到向心力的来源培养学生的团队精神,合作意识;感悟科学的严肃性,培养学生严谨的学风教学重点和难点:在具体问题中找到向心力的来源
【教学策略】
1、教法:使用情境激趣、设疑引导、适时点拨的方式引领学生的学习;
2、学法:学生在教师的引领下,通过观察现象、自主探究、交流讨论等方式参与到课堂中来,体验求知乐趣,成为学习的主人。
3、教学资源:
(1)多媒体课件;
(2)自制教具:车轮模型、弯道模型;
【教学过程】
一、设置情景、引入新课
首先,播放一段4.28胶济铁路火车事故的视频动画,将学生的注意力吸引到火车转弯这一具体情境中来。我就此提出两个问题:
1、火车转弯时的限定速度是怎样规定的?
2、火车超速时为什么容易造成脱轨事故?学生带着问题进入课堂,既引起了他们的兴趣,又为他们的学习指明了方向。
二、复习巩固、明确方法
我通过提问的方式,帮助学生回忆计算向心力的常用公式,然后,设置情景,让学生对做圆周运动的物体做出受力分析并找到向心力的来源。
情景一:物块随圆盘做匀速圆周运动。
情景二:小球在杯子内壁做圆周运动。此情景并没有直接展示给学生,而是提出问题:“你能不用手接触小球,而不使小球落入杯底吗?注意,要保证杯口朝上。”让学生自己设计出小球的运动方式,并对杯中小球的运动情况作出受力分析。通过这种方式让学生参与到课堂中来,提高了学生的学习兴趣。而后,教师做出总结:分析圆周运动问题,就是要通过运动分析求出物体需要多大的向心力,通过受力分析找到谁在提供向心力,从而建立供需平衡方程,这是解决圆周运动问题的一般思路。
三、设疑引导、自主探究
这一部分集中了本节的重点和难点,为了降低学习难度,我巧设梯度,从以下三个部分组织教学:
1、认识火车车轮的结构特点
首先教师播放视频,分别展示火车在水平面和水平弯曲轨道上的运动,学生通过观察和对比,认识到火车转弯要靠铁轨和车轮的作用。然后学生观察车轮和轨道结构,描述火车车轮结构特点。学生遇到困难时,教师利用自制教具──模型车轮,加深学生对车轮结构的印象,并提示学生思考车轮轮缘的作用。
进一步提出问题:生活中还有什么地方用到了类似的轮子结构?通过学生的回答,和图片的展示(学校门口的电动拉门的轮子),使学生认识到这一结构在生活中也是常见的,从而拓展了学生的认识。接着提问学生:你认为火车在水平轨道上转弯时向心力来自哪里?经过观察和思考,学生已经不难想到向心力的来源。而后追问:你认为这样的转弯方式有什么弊端吗?学生通过思考,结合上课之初播放的视频,不难回答出这样做的危害性。
2、真实的火车弯道的情况
那么设计师有什么好的方法吗?通过提问,了解学生对实际铁路弯道特点的认识情况。而后通过图片,使学生认识铁路弯道处内轨低而外轨高的特点;从而发出疑问,弯道处这样设计的用意何在呢?
提示学生从受力分析入手,找到此时向心力的来源,并要求学生画出受力分析图。
除了正确的分析外,学生很可能将重力与支持力的合力画成沿斜面向下,这是对弯道的圆心位置分析不清造成的,对学生可能做出的两种向心力的方向,我不直接评论对错,而是使用自制教具,展示给学生弯道处路基的特点,让学生有所参照。学生不难发现,弯道的内侧与碗的内壁相似,进而认识到和杯子内壁的相似性,把小球在杯子内壁的运动与火车在弯道处的运动作对比分析。经过这样两步,学生已经不难得出正确的受力分析。成功的突破了这一教学难点。
然后趁热打铁,引导学生从定性到定量,写出重力与支持力的合力的表达式,为下一步的学习做好准备。
3、假如你是设计师
为了解决开课时提出的两个问题,我设计了第三部分──假如你是设计师。
首先,设置情境:你设计了一段半径为r,倾角为θ的'铁路弯道,你会如何规定火车转弯的速度?提示学生从解决圆周运动一般本思路出发,从供需平衡关系入手,列出方程,从而得出限定速度的表达式。从表达式的得出过程,引导学生理解,限定速度的规定实际是为了保证由重力和支持力的合力提供向心力,从而避免车轮和铁轨间的挤压,保证行车安全。
接着,通过演示实验,让学生观察在杯内转动过快的小球从杯中飞出的过程,提示学生思考,如果火车速度过快会怎么样呢?学生已经不难认识到火车速度过快会使火车脱轨的问题。而后引导学生用供需平衡条件来解释这一问题,深化了学生认识。为了突出重点,这里不提出离心现象这一问题。只是通过现象的分析和认识为离心现象的教学做好铺垫。
四、总结方法、完善认识
通过本节的教学不仅要使学生认识到解决圆周运动问题的一般方法,更重要的是使他们认识到火车转弯的模型在生活中是普遍存在的,认识到生活中的简单现象往往就是解决实际问题的灵感的来源。进一步启发学生,还有哪些生活中的运动也使用了相同的设计思想?使学生认识到自行车转弯、汽车转弯也有相似的情况,从而从特殊到一般,深化学生的认识。同时通过对事故原因的科学分析,使学生认识到尊重规律的重要性,培养学生严谨的学习态度。
五、布置作业、课后拓展
课后作业是学生再学习的重要途径,本节课后我安排了两项作业。旨在让学生巩固知识的同时,认识物理与社会的联系,将对学生的知识教育和情感教育引向课外。
1、课后练习题。
2、了解中国铁路提速情况,查找资料,提出你对铁路建设的建议。【总体设计思想】本节课的设计思想是借助问题给学生一个思维的支点,在教师的引领下,从分析生活中的简单现象入手,找到一般规律。在新的问题情境中思考、发现生活中的模型。通过类比,把日常生活中的知识联系到新问题的解决当中,在加深知识理解的过程中,也培养了分析应用能力。同时,通过对事故原因的分析,培养学生严谨科学的分析方法和认真负责的工作态度。体现“从生活走向物理、从物理走向社会”的物理教学理念。
高中物理教案设计模板 篇2
一、教学内容分析:
《普通高中课程标准物理教科书教学设计--恒力做功与物体动能变化的关系物理2(必修)》(司南版)第二章 第一节动能的改变 2、恒力做功与动能改变的关系。
动能定理是力学中最重要的规律之一,它的应用贯穿于以后的许多章节,通过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系,是对动能定理的初步研究,是学习整章内容的重要的前期准备,这部分知识的学习让学生从一个新的角度思考问题,即开始培养学生从功和能相互联系的角度定量分析解决力学问题。所以本节要求学生通过做功转化成其它能量的数学描述。为培养学生综合分析问题打下基础。
二、学生学习情况分析:
初中时学生已学过了动能的初步知识,这为本节教学奠定了一定的基础。在此基础上,进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系,为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。另外,通过“必修1”的学习,学生已经掌握了实验探究的一些科学研究方法,经历了匀变速直线运动的实验研究过程等相关知识
三、设计思想:
“课堂探究教学”并不在于让学生在课堂解决多少实际问题,而是通过研究训练,帮助学生逐步学会发现问题、熟悉研究过程、模仿研究方法,提高合作能力和实践习惯。
本课时采用“问题—讨论—分组实验—交流归纳”的教学过程。从生活中实例发现问题,激发学生思考讨论,进而确定实验方案并进行分组实验,得出结论。在教学中要的是体现学生自主学习的教育观念,引导学生进行实验探究,使学生在知识获取的同时建立一种成就感,调动学生的学习兴趣。全课教学流程如下:
四、教学目标 :
1、知识与能力:掌握动能的概念,实验探究外力(恒力)做功与动能的变化数值关系。初步认识动能定理。
2、过程与方法:通过实验探究,让学生经历科学探究的过程和探究的主要方法。锻炼学生的动手操作能力,培养学生对实验原理和方法的迁移能力和利用已知知识解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观:在探究过程中大胆发表自己对问题的看法,并与他人相互交流讨论。培养学生实事求是、严谨认真的科学态度。激发学生学习物理的兴趣。
五、教学重点、难点:
重点:建立动能的概念,实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系,为理论推导动能定理奠定实验基础。
难点:实验探究外力(重力)做功与物体动能变化的定量关系。
六、教学方法 :
采用实验探究教学法,让学生在实验探究的过程中,对动能定理有个初步的认识。
七、主要教学过程:
1、建立场景,导入学习。
生活实例演示:让一小球做自由落体运动。
问(1):小球的速度如何变化?动能如何变化?
生活实例:列车离站加速行驶时,速度越来越大,即动能越来越大:汽车刹车后,速度越来越小,即动能越来越小。
问(2):什么原因导致物体的动能发生变化?(重力做功)
[这个简单的小实验调动学生,复习巩固动能定义,同时从情境中引入问题,比较符合高一学生认识过程,激发进一步探究的兴趣,]
2、 提出问题
为了研究方便,以自由落体运动中的重力做功为例,研究重力所做的功与物体动能改变量之间的定量关系。你能否根据已有的知识对这种关系作出猜想,并设计一个实验来验证你的猜想?
3、讨论设计实验方案[这一环节是这节课的关键,学生能做好这一环节,后面的探究就顺理成章了,所以教师在让学生积极思考,讨论的同时,应该适时的给他们一定的指导和点拨。最后讨论出的方案可能有好几个,现列举两个最容易讨论出,并行之有效的方案]
方案A:研究做自由落体运动的物体重力做功和物体动能变化的关系
这个方案比较简单,学生在前面生活实例演示和根据“必修1”的学习,已经经历并掌握了自由落体运动——一种匀变速直线运动的实验研究过程很容易想到,实验装置图如下:(教师事先备用,直接展示。)
方案B:课本上介绍的方案这个方案,学生在实际操作时可能存在一定的困难,教师引导学生思考:怎样确保小车在运动过程中受恒定的外力作用(实验条件)?怎样平衡小车在斜面上所受的摩擦力,使小车只受拉力的恒力作用(判断平衡依据)?教师要引导学生排出难点。(这里我们就让学生明白:教材上给出的方案不一定就是最简单的)
[使学生易于对实验方案的优劣进行理解,从而进一步鼓励学生开拓思路,不要拘泥于一种方案。学生的探究过程可能会有一些困难,此时教师可适当作一些指导,留给学生更多的思考空间,体现出学生是学习的让人。]
结合讨论后的方案,确定可能用到的实验器材:
小车、电火花计时器、刻度尺、纸带、细绳、木板、砝码、定滑轮、铁架台、夹子等。
4、学生分组实验,记录并分析数据
根据之前的讨论,学生自主选择实验方案,确定实验步骤,(建议每个方案都要有人)进行分组实验,教师巡视给与适时的指导和点拨。
[学生通过自己实验发现问题,解决问题,进一步体现把课堂交给学生的教学思想,让学生明确在课题已经确定的情况下应如何逐步通过实验对课题研究。]
不论选择哪一方案,实验数据处理都是对纸带分析,在纸带上取两个合适的点(如上图中纸带上的 B点和D点),用刻度尺测出这两点间的距离SBD,用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时,重锤的速度VB和VD,(提示学生匀变速直线运动物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中点时刻的速度教学设计--恒力做功与物体动能变化的关系)。
力F/N位移S/m功W=FS(J)B点速度VB(m/s)D点速度VD(m/s)动能的变化ΔEK(J)第1次第2次
由实验数据得出结论:
在误差允许的范围内,恒力所做的功等于物体动能变化的大小。
[这时,教师呈现各代表小组的表格,要求学生分析总结,结论由学生自己总结得出,这样有助于加深印象,教师只是在学生总结的基础上,规范其文字的表述。]
5、评估与交流
小组间相互交流,了解其他组的实验情况,在实验结果上和其它组是否一致?试分析影响实验结果的可能因素,对实验过程中好的方面和不妥有待改进的地方,进行评估。先让每个小组推荐一两个代表对自己小组进行评估、总结,教师可以在学生发言前设置下面几个问题:
(1)、在实验结论数据中,功W和动能的改变ΔEK是否一致?
(2)、在实验过程中,你们认为影响实验结果的可能因素是什么?又如何减少实验过程误差的?
(3)、实验装置可有改进的地方?
[培养学生虚心向他人学习,正确听取、采纳他人意见的好习惯,达到相互学习,共同促进的作用。]
教师归纳:大量更为精确实验表明,能量转化可以用做功来量度。如合外力做总功等于动能的变化。
八、课后作业
1、用数学表达式描述恒力做功和动能改变的关系(动能定理)。
2、理论推导:请根据牛顿运动定律和运动学知识从理论上推导动能定理。
九、 教学反思
“物理课堂实验探究课” ,目的是让学生经历动能定理的实验研究过程,体会实验在发现自然规律中的作用,这就是体现了“过程与方法”的培养目标。在本节课中,通过学生动手实验探究恒力(重力)做功数量,进一步分析物体动能的改变数值,从而建立功和能量变化之间的定量关系,让学生主动参与、全面感受到实验探究的全过程,培养了学生观察、分析、归纳等各项综合本质。学生在解决实际问题中的学习是比教师单纯教授知识更有效,思维训练也更加深刻,学生得到的不仅有知识,还包括解决问题的方法和策略,独立思考的认知技能和实际操作能力等。
高中物理教案设计模板 篇3
一、内 容 人教版普通高中课程标准试验教科书物理必修2第六章第4节《万有引力理论的成就》
二、教学分析
1.教材分析
本节课是《万有引力定律》之后的一节,内容是万有引力在天文学上的应用。教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。学生通过这一节课的学习,一方面对万有引力的应用有所熟悉,另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现,促进学生对物理学史的学习,并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2.教学过程概述
本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手,对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢?接下来,通过“假设你成为了一名宇航员,驾驶宇宙飞船……发现前方未知天体”,围绕“你有什么办法可以测出该天体的质量吗”全面展开教学。密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。在教材的处理上,既立足于教材,但不被教科书所限制,除了介绍教科书中重要的基本内容外,关注科技新进展和我国天文观测技术的发展,时代气息浓厚,反映课改精神,着力于培养学生的科学素养。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)通过 “计算天体质量”的学习,学会估算中数据的近似处理办法,学会运用万有引力定律计算天体的质量;
(2)通过“发现未知天体”,“成功预测彗星的回归”等内容的学习,了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.过程与方法
运用万有引力定律计算天体质量,体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
3.情感、态度、价值观
(1)通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习,体会科学定律在人类探索未知世界的作用;
(2)通过了解我国天文观测技术的发展,激发学习的兴趣,养成热爱科学的情感。
四、教学重点
1.中心天体质量的计算;
2. “称量地球的质量”和海王星的发现,加强物理学史的.教学。
五、教学准备 实验器材、PPT课件等多媒体教学设备
六、教学过程
(一)、图片欣赏复习引入
通过几张宇宙图片的欣赏,学生体验宇宙中螺旋的共同特点,万有引力提供向心力是天体都遵循的规律。那么,万有引力定律在天体运动中还有哪些具体的应用呢?让我们一起进入本章《万有引力理论的成就》的学习。
(二)、创设情境 解决中心问题
情境创设:假如你成为了一名宇航员,驾驶宇宙飞船航行在宇宙深处,突然,前方一美丽的天体出现在你的面前。你先关闭了宇宙的发动机,然后飞船刚好绕美丽天体做了完美的圆周运动,绕行一周后,飞船就平稳的降落在了星球上。
合作讨论:你有什么办法可以测得这一神秘天体的质量吗?
(学生通过小组探究,教师巡回指导,形成自己本组的意见,由小组选出的代表来向全班展示自己思考的结果。)
小组代表讲解展示:
思路一:测出宇宙飞船绕行一周的时间和轨道半径,根据万有引力提供向心力,
即:
从而得出星球(中心天体)的质量
思路二:根据宇航员降落在星球表面上后,重力近似等于万有引力,
即: 得出
在思路二完成之后,紧接着问题:如何测得星球表面的重力加速度g呢?
(学生讨论回答,现场教师展示借助小球的自由落体运动,通过现代技术“传感器”现场完成重力加速度的测量。)
设计说明: 1.通过“学生成为宇航员驾驶宇宙飞船发现未知天体”的情境创设,围绕”如何测得星球的质量?”这一中心问题展开学生的讨论活动,在让学生觉得有趣味的同时,通过小组讨论、合作学习来促使学生创造性的思考、解决本节课的中心问题。2.多媒体和现代测量方法——传感器让学生感受技术带来的便捷。
(三)、物理学史 展现人文魅力
启示:一旦测出了引力常量G,那么就可以利用公式 得到地球的质量了。
1798年,卡文迪许通过自己设计的扭秤实验,成功得到了引力常量的值。因此卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的重量”,是不无道理的。
而正是这段故事,让一个外行人、著名文学家马克·吐温满怀激情的说:“科学真是迷人。根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”
(四)、课堂延伸——如何得到这一天体的密度?
设计说明:在这一问题中,老师提示了球体的体积公式,然后就把时间交给学生了。学生进行了积极的演算,可得到的答案有两种,一种是带有半径的,而另一种则是把半径约分掉的 。“为什么半径可以约掉呢?”这一问题又再一次促进了学生的思考。而这也保证了课堂的开放性。
(五)、发现未知天体
视频:“海王星的发现”,——展现科学发现的足迹,注重学生进行科学态度和情感。
诺贝尔物理学奖获得者、物理学家冯劳厄说:“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样,如此有力的树立起人们对年轻物理学的尊敬。从此以后,这门自然科学成了巨大的精神王国……”
(六)、课堂小结与反馈 简单回顾本节课的教学内容
七、板书设计: 第4节《万有引力理论的成就》
一、 图片欣赏,引入新课
二、 测中心天体的质量
三、 卡文迪许——人文魅力
四、 应用
1.测天体密度
2.发现未知天体
八、教学反思:
本节课在教学设计上创造性的使用教材,通过“学生成为宇航员驾驶宇宙飞船发现未知天体”的情境创设,让学生在极大的趣味中完成了本节中心内容的教学。学生的学习过程脉络清晰。物理学家的人文魅力学生也有一定的感知。
高中物理教案设计模板 篇4
一、教材分析
本节内容是在上一节安培力的基础上,进一步形成的新的知识点。重在让学生理解什么是洛伦兹力、并掌握洛伦兹力的方向判断和大小的计算。它也是后续学习《带电粒子在匀强磁场中运动》的知识基础。
本课教材在提出洛伦兹力的概念后,重在引导学生由安培力的方向和大小得出洛伦兹力的方向和大小,这种通过实验结合理论探究洛伦兹力的方向,再由安培力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,一定要让学生都参与进来。
二、学情分析
知识基础:学生已经学习了《磁场对通电导线的作用力》一节,知道如何判断安培力的方向以及如何计算安培力的大小。但对于安培力产生的原因,却还不甚清楚。
技能基础:学生已经具备一定的逻辑推理分析能力,因此本节课可以引导学生思考安培力的产生原因,激发学生的求知欲,引入探究式学习。
三、教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2、知道洛伦兹力大小的推理过程.
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算.
4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.
5、了解电视显像管的工作原理
(二)过程与方法
通过观察,形成洛伦兹力的概念,同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),借助洛伦兹力与安培力的关系,猜想并验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断;通过思考与讨论,推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。
(三)情感态度与价值观
进一步学会观察、分析、推理,培养科学思维和研究方法。认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。
四、教学重点与难点
重点:1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.
2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算.
这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的'运动),是本章的重点
难点:1.洛伦兹力对带电粒子不做功.
2.洛伦兹力方向的判断.
五、教学资源
电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体课件
六、教学设计思路
根据对本节教材内容的分析,结合学情和相关教学资源,本节课以“情景问题猜想实验验证理论推导应用巩固”的思路进行设计。
课前通过观看“极光美景”视频,引出本节主题。然后借助“阴极射线管”演示实验指出磁场对运动电荷有力的作用,并激发学生学习的兴趣。课中借助安培力的方向,让学生通过猜想加验证的方式,学习并掌握洛伦兹力方向的判定方法,并进一步得出安培力与洛伦兹力的内在关系;借助安培力大小的计算公式,引导学生推导得出洛伦兹力大小的计算公式。最后通过练习加深对洛伦兹力的理解,并回答引入部分提出的问题。
教学过程中,以演示实验调动学生兴趣,引导学生观察、分析实验现象,围绕难点“洛伦兹力的方向”的理解,通过情景转换,老师引领、学生动手,同学互动,师生互动的方式,让学生感受,体验知识的生成过程。
七、教学过程:
(一)引入
视频欣赏:天文现象——极光
提问:为什么极光只出现在南北两极呢?
引导:解开此谜题的钥匙就是,磁场对运动电荷的作用规律。
[演示实验]观察磁场阴极射线在磁场中的偏转
[教师]说明电子射线管的原理:
说明阴极射线是灯丝加热放出电子,电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示电子束的运动轨迹,磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的,还应明确磁场的方向。
提示:
1、没有磁场时,接通高压电源可以观察到什么现象。
2、光束实质上是什么?
3、若在电子束的路径上加磁场,可以观察到什么现象?
4、改变磁场的方向,通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。
[实验结果]在没有外磁场时,电子束沿直线运动,蹄形磁铁靠近电子射线管,发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
[学生分析得出结论]磁场对运动电荷有力的作用.------引出新课
(二)新课讲解
1、物理学中把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。(展示洛伦兹介绍资料)
2、提问:如何探究洛仑兹力呢?
引导学生思考:
1)、电流怎么形成的?
2)、磁场对电流的作用、磁场对运动电荷的作用,两者间有何关联?
进一步引导学生分析:通电导线在磁场中为什么会受力?得出安培力与洛伦兹力的关系。
【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力,引导学生提出猜想:磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷作用力的积累效果。即,安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3、提问:既然安培力是洛伦兹力的宏观表现,那么,你们觉得可以如何探究洛伦兹力呢?
回答:借助对安培力的认识,探究洛伦兹力。
(1)提问:具体怎么探究呢,比如方向?
回答:左手定则
学生说明猜想理由:
1如图,判定安培力方向.(上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上,乙图安培力方向为垂直电流方向向下)
②.电流方向和电荷运动方向的关系.(电流方向和正电荷运动方向相同,和负电荷运动方向相反)
③.F安的方向和洛伦兹力方向关系.(F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同,和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.)
④.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.(学生分析总结)
实验验证猜想:(回顾阴极射线管实验)猜想正确!
洛伦兹力方向的判断——左手定则
伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若四指指向是电荷运动的反方向,那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.
【要使学生明确】:正电荷运动方向应与左手四指指向一致,负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向,再用左手定则判定)。
[投影出示练习题]试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向,或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。
[学生解答]
最后,通过“思考与讨论”,说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的,所以它对运动的带电粒子总是不做功的。
(2)、洛伦兹力的大小
现在我们来研究一下洛伦兹力的大小.通过下面的命题引导学生一一回答。
设有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,导线每单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电量为q,定向移动的平均速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中,求:
(1)电流强度I。
(2)通电导线所受的安培力。
(3)这段导线内的自由电荷数。
(4)每个电荷所受的洛伦兹力。
得出洛伦兹力的计算公式:当粒子运动方向与磁感应强度垂直时():
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
引导学生进行分析:可将磁场分解(类比安培力公式得出方式)得出结论
当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时(v∥B)F=qvBsinθ
上两式各量的单位:F为牛(N),q为库伦(C),v为米/秒(m/s),B为特斯拉(T)
4、课堂练习
1、电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?(4.8×10-14N)
2、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则()
A.带电粒子速度大小改变
B.带电粒子速度方向改变
C.带电粒子速度大小不变
D.带电粒子速度方向不变
(答案:CD)
3、电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法正确的是()
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小方向不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子的速度一定变化
(答案:B)
4、来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将()
A.竖直向下沿直线射向地面
B.相对于预定地面向东偏转
C.相对于预定点稍向西偏转
D.相对于预定点稍向北偏转
(答案:B)通过本题进一步引导学生作图分析:为什么极光只出现在地球的两极?(与课前引入相呼应)
5、.电视显像管的工作原理
(1)原理:应用电子束磁偏转的道理
(2)构造:由电子枪(阴极)、偏转线圈、荧光屏等组成(介绍各部分的作用)
在条件允许的情况下,可以让学生观察显像管的实物,认清偏转线圈的位置、形状,然后运用安培定则和左手定则说明从电子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的作用下发生偏转的。
再通过“思考与讨论”,让学生弄清相关问题。进而介绍电视技术中的扫描现象。
最后让学生回忆“示波管的原理”,通过对比看看二者的差异。
(三)对本节内容做简要小结
(四)作业布置
(1)复习本节内容
(2)完成“问题与练习”
八、板书设计第5节《磁场对运动电荷的作用力》
一.洛伦兹力
1、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向:左手定则
F⊥vF⊥B
3、洛伦兹力大小:F洛=qVBsinθ
V⊥BF洛=qVB
V∥BF洛=0
4、特点:洛伦兹力只改变力的方向,不改变力的大小,洛伦兹力对运动电荷不做功
二.电视显像管的工作原理
1.原理
2.构造
九、教学反思
本节课利用极光这一神奇的自然现象,通过阴极射线在磁场中的偏转演示实验来引入新课,新奇的实验现象极大地吸引了学生的兴趣,明显的实验现象使学生很容易总结出磁场对运动电荷有力的作用。通过电荷的定向运动形成电流,推导出伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),由此可以借助安培力来探究洛伦兹力的大小和方向。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转,这种与生活联系紧密的物理知识,能激发学生对物理学科的热爱,培养学生利用所学物理知识解释生活中的现象,体现从物理走向生活的教学理念。
通过课堂练习反馈,发现本课难点在于如何让学生发挥空间想象能力,判断洛伦兹力的方向。需要在课后加强练习。