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1、2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三6.2《磁場對運動電荷的作用》 WORD教案2
【教學(xué)目的】
(1) 通過實驗認(rèn)識洛侖茲力,知道什么叫做洛侖茲力;通過實驗了解到洛侖茲力的方向與哪些因素有關(guān),會用左手定則判定洛侖茲力的方向。
(2) 知道當(dāng)v與B垂直時,運動電荷受到的洛侖茲力最大,F(xiàn)=qvB;當(dāng)v與B平行時,運動電荷受到的洛侖茲力最小為零;會在v與B互成角度時利用分解求洛侖茲力的大小。
(3) 了解假說思維方式對科學(xué)理論發(fā)展的重要作用,認(rèn)識到這種思維方式有堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。學(xué)會用這種方式進行科學(xué)思維。
【教學(xué)重點】
使學(xué)生掌握運動電荷在磁場中所受洛侖茲力大小的決定因素、計算公
2、式以及方向的判定
【教學(xué)難點】
能熟練地運用左手定則判斷運動電荷(尤其是負電荷)受到的洛侖茲力的方向,
【教學(xué)媒體】
馬蹄形磁鐵、高壓直流電源(15KV)、導(dǎo)線、陰極射線管(磁效應(yīng)管)。
【教學(xué)安排】
【新課導(dǎo)入】
通電導(dǎo)線——受力方向:左手定則
(安培力) 大小F=IBLsinθ(θ為B和I之間的夾角)
磁體——受力方向:N極受力沿磁場方向
大?。翰幻鳎?
磁體——外部磁場N到S,內(nèi)部S到N
磁場
通電導(dǎo)線——磁場用右手螺旋定則判定
運動電荷——磁場用右手螺旋定則判定
(1)復(fù)習(xí)上節(jié)課所講內(nèi)容(能夠產(chǎn)生磁場的物質(zhì),磁場能對哪些場中的物體產(chǎn)生力的作用)
(
3、2)既然通電導(dǎo)線的實質(zhì)是運動的電荷。那么通電導(dǎo)線的受力也就就意味著運動電荷在磁場中會受到磁場力的作用,我們把這種力叫做洛侖茲力。(補充板書:磁場→運動電荷——受力方向/大小)
【新課內(nèi)容】
實驗證明洛侖茲力的存在。
展示磁效應(yīng)管,說明實驗裝置和實驗原理。
連接電路,觀察高速電子流的運動方向和軌跡。并板畫出平面視圖。
將馬蹄形磁鐵靠近電子流,觀察其徑跡的方向變化。
實驗說明運動的電子會受到馬蹄形磁鐵通過磁場施加的作用力。
對比實驗:帶電的通草球在靜止時不受磁場作用。(參書P129/實驗與探究)
探索洛侖茲力的方向。
改變馬蹄形磁鐵的擺放方式,引導(dǎo)學(xué)生觀察電子流的運動方向改變。這
4、說明洛侖茲力的方向與什么有關(guān)?讓大家猜想洛侖茲力的方向還與什么有關(guān)?(電子的運動方向/實驗證實)
將各種情況下的磁場、電子運動方向和偏轉(zhuǎn)軌跡(標(biāo)明洛侖茲力方向)都畫成平面視圖。引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考洛侖茲力的方向有何規(guī)律。提示:思考電子運動和電流的關(guān)系。
歸納學(xué)生的表述,給出:洛侖茲力也可以用左手定則來表示。伸出左手,使拇指與其余四指垂直,讓磁感線垂直穿過掌心,四指指向正電荷的運動方向或負電荷運動的反方向(都是電流的方向),則大拇指指的就是洛侖茲力的方向。并板書結(jié)果。
課堂鞏固練習(xí):手冊P130/1。
(3)洛侖茲力的大小。請大家猜想洛侖茲力的大小與哪些因素有關(guān)?要說出理由。(引導(dǎo)學(xué)生從
5、安培力的大小中思考。
分析出:1、當(dāng)電荷運動方向與磁場平行時,不受洛侖茲力。垂直時受力最大。
2、電荷電量越大,運動速度越快,相當(dāng)于電流越大,所以受力也越大。
3、磁場越強,受力越大。
演示實驗證實猜想:改變磁場與速度的夾角,觀察粒子的偏轉(zhuǎn)減弱,說明洛侖茲力減小。增強磁場并保持磁場與速度垂直,發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)增強,說明洛侖茲力增大。
綜上分析,進行理論推導(dǎo)。對于流動的物體,此處為運動電荷,可以采用設(shè)定時間t,若電荷運動方向與磁場垂直,則電流與磁場垂直。F=IBL,此時F為導(dǎo)線中n個電荷所受洛侖茲力的總和。研究t時間內(nèi)的電量(Q=It),電流受力F=IBL=QBL/t,其中Q=nq,L/t=v
6、,所以f=F/n=qBv。
強調(diào)f=qBv只能用于速度與磁場垂直的情況。
例題:書P132/例——要求通過例題掌握公式,并復(fù)習(xí)鞏固加速電場的計算方法以及了解質(zhì)子、電子、α粒子和正、負離子的意思。并知道對帶電粒子而言,電場力和磁場力都遠大于重力,通常都可以忽略不計。
隨堂鞏固:
手冊P129/例1、2鞏固立體圖的畫法、了解加入洛侖茲力之后怎么進行受力分析。P130/4、5
洛侖茲力對運動電荷的作用。洛侖茲力總是與速度垂直,與磁場方向也垂直,即垂直于速度和磁場構(gòu)成的平面。所以,請大家注意,無論粒子怎么飛入磁場,磁場對運動電荷的洛侖茲力大小如何,洛侖茲力對運動電荷不做功——不改變速度的大小
7、,只改變速度的方向。粒子的速度大小要是改變了,一定是其他力做功造成的。
例:手冊P131/7
生活中的洛侖茲力:
1、極光(aurora):在晴朗的夜晚,北極地區(qū)和南極地區(qū)的上空會浮現(xiàn)和閃耀絢麗多彩的道道強光,通常黃綠相映,有時還出現(xiàn)紅、藍、紫色,其強度作時慢時快的浮動,這就是極光。極光出現(xiàn)時,景象壯觀,道道極光平行列成長排,好似光彩熠熠的帷幕。極光起因于太空中帶電粒子與地球大氣層中原子和分子的碰撞。極光現(xiàn)象與太陽表面活動有密切聯(lián)系。太陽常發(fā)生大量熾熱氣體的猛烈噴發(fā)(耀斑現(xiàn)象),此時有大量的高能帶電粒子流射入太空,部分進入地球大氣層被吸引到地球磁極附近,隨即出現(xiàn)極光現(xiàn)象。當(dāng)宇宙中的高能粒
8、子進入地球磁場的區(qū)域時,其中的帶電粒子如果是向下進入地磁場的,則在赤道上,南北方向的地磁場的作用力下正電荷向東,負電荷向西偏,而向東的正電荷,向西的負電荷都向上偏轉(zhuǎn),離開地球,不會落向地面。要是粒子在南北半球,則地磁場有向上和向下分量,會使粒子向南北極偏轉(zhuǎn),從而落向南北極。當(dāng)這些運動電荷與大氣層中的原子、分子碰撞時,會撞出原子和分子中的電子。在游離電子與離子結(jié)合時,便發(fā)出強光。所以地磁場保護了人類聚居區(qū)不受強電磁輻射的危害。是地球除大氣之外的又一保護層。
2、顯象管(picture tube):能夠?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)換為光圖像的電子束管??煞譃楹诎罪@像管和彩色顯像管兩大類。顯像管由電子槍、熒光屏和玻
9、璃外殼三部分組成,如圖所示。電子槍位于細圓柱形管頸內(nèi),它發(fā)射出高速電子束撞擊到熒光屏上。在熒光屏內(nèi)表面涂敷有熒光粉,當(dāng)電子槍發(fā)射出的高速電子撞擊熒光屏?xí)r,屏上的熒光粉便會受激發(fā)光。顯像管結(jié)構(gòu)原理圖顯像管屏幕從正面看近似長方形,顯像管的尺寸是指屏幕對角線的長度。電視機的質(zhì)量指標(biāo)如圖像的清晰度、灰度、對比度、亮度、色度等最終都要表現(xiàn)在顯像管上,因此,要獲得高質(zhì)量的電視圖像,就必須要有一個高質(zhì)量的顯像管。如果沒有磁場,電子槍射出的高能粒子只能在屏幕正中心打出一個亮點。而我們在頸部加上磁場如左圖所示,請大家判斷一下,當(dāng)如圖加上電流時,電子如何偏轉(zhuǎn)?若線圈位置與圖中垂直,為上下線圈,則電子又如何偏轉(zhuǎn)。以往所學(xué)中有沒有類似的器材(示波器),它的工作原理是什么(在勻強電場中偏轉(zhuǎn))。兩者的差別是什么?(示波器為電偏轉(zhuǎn),在電場中做類平拋運動,離開電場后直線前進;電視機為磁偏轉(zhuǎn),運動類型不可能為平拋,因為粒子所受洛侖茲力是變力,其方向隨速度方向不斷變化。
【課后作業(yè)】
教科書P133/1、4
【課后反思】