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人教版高中物理-选修3-1-优秀教案《磁场》全章本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第三章磁场全章教学设计全章教学内容分析我们生活在磁的世界里，但是磁对我们来说，依然相当神秘。
本章从磁现象和电流磁效应导入磁场，首先介绍了磁场的性质及描述，进而研究磁场对通电导线和运动电荷的作用力。
最后介绍带电粒子在磁场中的运动。
全章的知识结构始终遵循“从充满问题的现象入手，从实验中发现本质，从本质中体会应用”这一思路。
磁场对电流的作用——安培力在本章中起着承上启下的作用，它不仅是磁场性质的重要体现，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，还是电磁感应动态分析的重要组成部分。
在洛伦兹力公式的处理上，教材从“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向移动形成的”这两个事实出发，提出磁场对运动电荷有作用力的设想，然后用实验来验证，在此基础上引入洛伦兹力概念，并借助电流的微观模型推导洛伦兹力。
一般情况下，带电粒子在磁场中的运动比较复杂，它被广泛运用于探索物质的微观结构图相互作用并且在现代科技中有着广泛的应用。
教材结合显像管、质谱仪、回旋加速器应用实例主要介绍了带电粒子垂直进入匀强磁场中的匀速圆周运动，旨在让学生掌握粒子运动与控制的研究方法。
课标要求1．内容标准(1)列举磁现象在生活和生产中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
例1：观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。
(2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。
会用磁感线描述磁场。
例2：了解地磁场的分布、变化，及其对人类生活的影响。
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
(4)通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。
会计算匀强磁场中安培力的大小。
例3：利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。
人教版高中物理选修3-1第一章《静电现象的应用》教学设计教学设计7静电现象的应用本节分析本节是对静电感应的深入研究和具体应用．本节是这一章的难点，内容比较抽象，在生产生活中的涉及面广，但不是研究的重点．应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点，尖端放电现象，静电屏蔽现象是本节的难点．学好本节的关键是做好静电实验，但静电实验的成功率低，一旦实验失败，将影响到学生的理解．本节也准备了实验的实录，播放录像同样具有说服力，但需要引导学生分析失败的原因．学情分析学生在研究本节之前已接触过静电平衡，静电平衡是一个很快的过程，学生可能观察不到明显的现象，所以理论讲解显得尤为重要．更重要的是通过演示，让学生见识这种现象，明白其中的奥妙．本节不是高考内容，但是与生活息息相关．为了更好地提高学生应用能力，建议让学生积极参与实验．教学目标知识与技能1)知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态．2)理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部电场强度处处为零．3)知道静电屏蔽及其应用．过程与方法通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力．情感、态度与价值观通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的研究态度．教学重难点重点：静电现象的使用．难点：静电感到现象的解释．教学方法推理归纳法、问题解决法、实验法．教学准备验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干等．教学设计（设计者：XXX）教学过程设计首要教学过程教学设计问题引入】1.什么是静电感到现象？静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象.2.静电感到现象的实质是什么？一、引入新课导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因.3.如图所示，在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？积极思考，主动尝试探究.教师活动学生活动三种情况均带负电1.金属导体的特征学生根据问题设由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子构成.2.静电感应现象2、新课教学一)静电平XXX状态下导的电场强度有影响吗？体的电场使空间电场重新分布.问题2：是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？问题1：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点计，自力推导.源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动，导体内部电子达到稳定后不再移动.问题3：金属导体内部有电场吗？开始的时候有电场存在，使电荷定向移动，达到稳定后内部不再有电场，这种状态叫静电平衡态.学生充分举行讨论，参考解决上面问题的方法得出结论.采取报告法给学生讲明白.3.静电平衡状态：导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态.4.静电平衡状态下导体的特点1)内部电场强度处处为零(不为零则自由电子将继续移动直至合电场强度为零)2)导体中没有自由电荷定向移动3)净电荷分布在导体表面实验证明：XXX圆筒实验.4)导体表面附近电场线与表面垂直实际证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能漫衍在表面.反证法：若内部有自由电荷，则内部电场强度不为，导体就不是处于静电平衡状态.设计企图：经由过程这一个活动，让学生晓得静电平衡的原理．)提出问题】二)导体上的电荷分布不管导体从前是否带有电荷，当导体处在静电平衡时，它都有什么特征？1.处于静电平衡状态的导体，内部无电荷，电荷只分布在培养学生的观察能力.外部.2.处于静电平衡状态的导体，表面电荷的分布规律为越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷.演示实验】如图，把导体安放在绝缘支架上，并使导体带电．然后用带绝缘柄的验电球P接触它的A点，再与验电器接触。
第3节电场强度1．英国物理学家法拉第提出电场是电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的电荷有力的作用。
2．电场强度是矢量，定义式为E＝Fq。
电场中某点的电场强度的方向规定为正电荷在该点所受的静电力的方向。
3．电场线是为了形象描述电场而引入的假想线，是由法拉第首先提出的。
其疏密程度表示电场的强弱，其每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4．匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，其电场线是间隔相等的平行直线。
一、电场电场强度1．电场在电荷的周围存在着由它产生的电场，它能够传递电荷间的相互作用，其中静止电荷产生的电场叫静电场。
(1)电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。
(2)电荷之间的库仑力是通过电场发生的。
(3)电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用。
2．试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：如图1-3-1所示，带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷。
图1-3-1(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q 所激发的，电荷Q 称为场源电荷，或源电荷。
3．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度。
(2)定义式：E ＝Fq。
(3)单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m)。
1 N /C ＝1 V/m 。
(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。
二、点电荷的电场 电场强度的叠加 1．点电荷的电场如图1-3-2所示，场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ，则它们的库仑力F ＝k Qq r 2＝qk Qr 2，所以电荷q 处的电场强度E ＝F q ＝k Qr2。
图1-3-2(1)公式：E ＝k Qr2。
(2)方向：若Q 为正电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线背离Q ；若Q 为负电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线指向Q 。
高中物理选修3-1全册精品教案目录第一章静电场 ................................................................... - 2 -1.1电荷及其守恒定律........................................................ - 2 -1.2库仑定律................................................................ - 5 -1.3.1电场强度.............................................................. - 7 -1.3.2专题：静电平衡....................................................... - 12 -1.4电势能电势........................................................... - 15 -1.5电势差................................................................. - 17 -1.6电势差与电势强度的关系................................................. - 19 -1.7电容器与电容........................................................... - 21 -1.8带电粒子在电场中的运动................................................. - 23 - 第二章、恒定电流 .............................................................. - 26 -2.1、导体中的电场和电流（1课时）.......................................... - 26 -2.2、电动势（1课时）...................................................... - 28 -2.3、欧姆定律（2课时）.................................................... - 30 -2.4、串联电路和并联电路（2课时）.......................................... - 32 -2.5、焦耳定律（1课时）.................................................... - 34 - 第三章磁场 ................................................................... - 37 -3.1 磁现象和磁场（1课时）................................................ - 37 -3.2 、磁感应强度（1课时）................................................ - 39 -3.3 、几种常见的磁场（1.5课时）........................................... - 41 -3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）................................... - 44 -3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时）........................................ - 47 -3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）............................................................. - 49 -第—章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（—）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。
电势能电势和电势差1．静电力做功的特点结合（右图）分析试探电荷q 在场强为E 的均强电场中沿不同路径从A 运动到B 电场力做功的情况。
q 沿直线从A 到Bq 沿折线从A 到M 、再从M 到B q 沿任意曲线线A 到B结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos θ 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
2．电势能电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。
可用E P 表示。
静电力做的功等于电势能的减少量。
写成式子为：PB PA E E W AB -=注意：①．电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
③求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A 具有的电势能E P 等于将该点电荷由A 点移到电势零点电场力所做的功W 的。
即E P =W AB④求电荷在电场中A 、B 两点具有的电势能高低将电荷由A 点移到B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A 点电势能大于在B 点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B 点的电势能小于在B 点的电势能。
⑤电势能零点的规定 :若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。
⑥零势能面的选择:通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。
如上式若取B 为电势能零点，则A 点的电势能为：AB AB PA qEL W E == 3．电势（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能P E 与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
第节电源和电流．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流。
．电流的大小为＝，方向规定为正电荷定向移动的方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
一、电源．概念在电路中把在电场力作用下移动到导体的电子搬运到导体的装置。
图--．作用()在导体、两端维持一定的电势差。
()使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流．恒定电场()定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
()形成：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
()特点：导线内的电场线与导线平行，电荷的分布是稳定的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。
()恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。
．电流()概念：电荷的定向移动形成电流。
()物理意义：表示电流强弱程度的物理量。
()符号及单位：电流用符号表示，单位是安培，符号为。
常用单位还有毫安()和微安(μ)，＝＝μ。
()表达式：＝(是在时间内通过导体某一横截面上的电荷量)。
()方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
．恒定电流()概念：大小、方向都不随时间变化的电流。
()形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。
．自主思考——判一判()电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化。
(×)()电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
(√)()恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场。
(×)()电流既有大小，又有方向，是矢量。
(×)()电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。
(√)()导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。
(×)．合作探究——议一议()如何使电路中存在持续电流？提示：首先保持电路闭合，其次是电路中接有电源，保持电路存在一定的电势差。
()有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识。
提示：电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等。
．电流的形成电荷的定向移动形成电流。
当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。
()产生电流的条件：导体两端有电压。
()形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。
．电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
．电流的大小()＝是电流的定义式，＝是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。
()公式＝求出的是电流在时间内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。
()电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用＝时，为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
()＝是求电荷量的重要公式。
．电流是标量电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量。
．下列关于电流方向的说法中正确的是()．电荷的定向移动方向即为电流的方向．电流的方向总是从电源的正极流向负极．电流既有大小，又有方向，是一个矢量．在电源内部，电流从负极流向正极解析：选正电荷的定向移动方向与电流方向相同，负电荷的定向移动方向与电流方向相反；电流虽有方向，但不符合矢量运算法则，不是矢量，而是标量；外电路中电流从正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极，故、、错，正确。
．某电解池中，若在内各有×个二价正离子和×个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()．．．．解析：选电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和。
在内通过截面的总电荷量应为＝×－×××＋×－×××＝。
由电流的定义式知：＝＝＝。
．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流。
设电荷量为的电子以速率绕原子核沿顺时针方向做半径为的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是()．电流大小为，电流方向为顺时针．电流大小为，电流方向为顺时针．电流大小为，电流方向为逆时针．电流大小为，电流方向为逆时针解析：选电流大小＝＝＝，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选项正确。
．建立模型如图--所示，表示粗细均匀的一段长为的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为，设导体的横截面积为，导体每单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为。
图--．理论推导导体中的自由电荷总数：＝。
总电荷量＝＝。
所有这些电荷都通过横截面所需要的时间：＝。
根据公式＝可得：导体中的电流：＝＝＝。
．结论由此可见，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关。
[典例](多选)一横截面积为的铜导线，流过的电流为，设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在Δ时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为()．Δ ．Δ[思路点拨]计算自由电子数目有以下两条思路：()Δ时间内通过导线横截面的自由电子数目等于Δ时间内通过导线横截面的电荷量Δ与自由电子电荷量的比值。
()Δ时间内通过导线横截面的自由电子数目等于导线Δ长度内所含的自由电子数。
[解析]由＝可得，在Δ时间内通过导线横截面的电荷量＝Δ，所以在这段时间内通过的自由电子数为＝＝，所以对、错；由于自由电子定向移动的速率是，所以在时间Δ内，位于横截面积为、长为＝Δ的这段导线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积＝＝Δ，所以Δ内通过横截面的自由电子数为＝＝Δ，对、错。
[答案]利用＝分析问题应注意的三个方面．各个物理量都要用国际单位。
．正确理解各符号的意义，特别是表示导体中单位体积内的自由电荷数，表示自由电荷定向移动速度的大小。
．若已知单位长度的自由电荷数为，则电流的微观表达式为＝。
．一根横截面积为的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为，当此棒沿轴线方向做速度为的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为() ．．解析：选时间内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量＝，依电流的定义式可得＝＝，故正确。
．铜的原子量为，密度为ρ，每摩尔铜原子有个自由电子，今有一根横截面积为的铜导线，当通过的电流为时，电子平均定向移动的速率为()．光速解析：选假设电子定向移动的速率为，那么在时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积中的自由电子数，而体积为的铜的质量为ρ，摩尔数为，所以电荷量＝，因电流＝＝，于是得到＝。
．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的倍，下列说法中正确的是()．通过甲、乙两导体的电流相同．通过乙导体的电流是甲导体的倍．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的倍．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同解析：选由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的倍，因此乙导体中的电流是甲的倍，故错误，正确；又＝，则＝，由于不知道甲、乙两导体的性质(、不知道)，所以的关系无法判断，、错误。
．一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是()．单位体积内自由电子数较多．自由电子定向移动的速率较大．自由电子的热运动速率较大．电流的传导速度较大解析：选对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故正确，错误；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速，和电流的大小无关，选项错误。
．(多选)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是，导体单位长度内的自由电子数为，金属内的自由电子的电荷量为，自由电子做无规则热运动的速率为，导体中通过的电流为，则下列说法中正确的有()．自由电子定向移动的速率为．自由电子定向移动的速率为＝．电场传播的速率为真空中的光速．自由电子定向移动的速率为＝解析：选对电流微观表达式＝式中为单位体积内自由电荷数，而本题中为单位长度内的自由电子数，时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是内的自由电子，其数量为，电荷量＝，所以电流＝＝，所以＝，电场是以光速传播的，故、正确。
．关于电流的概念，下列说法中正确的是()．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大．某一导体内电子运动的速率越大，电流越大．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大．电流的传导速率越大，电流越大解析：选由电流的定义式＝及电流的微观表达式＝可知，选项正确。
．关于导线中的电场，下列说法正确的是()．导线内的电场线可以与导线相交．导线内的电场是由电源电场和导线侧面堆积电荷形成的电场′叠加的结果．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态．导线中的电场是静电场的一种解析：选导线内的电场线与导线是平行的，故错；导线中的电场是电源电场和导线侧面堆积电荷形成的电场叠加而成的，故对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故、错。
．关于公式＝，下列说法中正确的是()．式中的表示单位时间内通过导体横截面的电荷量．式中的表示通过导体单位横截面积的电荷量．比值能表示电流的强弱．该公式表明电流跟通过导体横截面的电荷量成正比，跟通电时间成反比解析：选公式＝中表示在时间内通过导体横截面的电荷量，选项、错误；比值表示电流的强弱，选项正确；由电流的微观表达式可知，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积，故选项错误。
．电路中，每分钟有×个自由电子通过横截面积为×－的导线，那么电路中的电流是()．．．μ．μ解析：选电流的大小是通过导体横截面积的电荷量与所用的时间的比值，即：＝＝＝μ，故选。
．通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为∶，甲、乙两导线通电时间之比为∶，则通过甲、乙两导线的电流强度之比为()．∶．∶．∶．∶解析：选由电流的计算式＝得：＝×＝×＝×＝，正确。
．(多选)通常一次闪电过程历时约～，它由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间仅～μ，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。
在某一次闪电前云、地之间的电势差约为×，云、地间距离约为；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为，闪击持续时间约为μ。
