新课程洛伦兹力导学案赛课用

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第4节磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
【学习目标】:
1、知识与技能目标
(1)通过实验,认识洛伦兹力。

会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。

(2)理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

(3)知道带电粒子在匀强磁场中垂直于磁场运动的特点
2、过程与方法目标
对比安培力与洛仑兹力,从理论上导出洛仑兹力公式,认识科学探究方法的多样性。

3、情感、态度与价值观目标
(1)由理论推导得出洛仑兹力大小的公式,培养严密推理的科学作风。

(2)介绍洛伦兹,回顾物理学史,与先贤为伴,和科学为舞,体验物理之美。

(3)由美丽的极光引入学习,体验自然的美和物理的美的统一和谐之美,增强探索自然的精神和对物理学习的兴趣
【学习重点、难点】:
1.洛伦兹力方向的判断方法——左手定则和洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。

2.因电荷有正、负两种,在用左手定则判断不同的电荷受到的洛伦兹力方向时,要强调四指所指方向应是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向。

【学习过程】
一、从自然之美着眼,由问题引入课堂
观看MV《欧若拉》中的美丽极光,极光图片,体验自然之美之神奇,让我们一起去探索,提出问题:极光是怎样产生的?
极光为什么只能在两极产生?
让我们带着问题进入今天的学习。

二、课堂探究
★知识回顾★
磁场对电流有作用力——安培力
电流定义——运动电荷定向移动形成电流。

磁场对形成电流的运动电荷有没有力的作用呢?
★探究一★
知识储备:阴极射线管的原理
1、提出问题:磁场对运动电荷有力的作用吗?
2、实验探究:观察阴极射线管中电子在磁场中的运动
3、实验猜想:
4、实验现象:
5、实验结论:
6、评估交流
★探究二★
知识储备:把一个运动的电荷看做一个微元电流
磁场对宏观电流施加安培力和对其中每一电荷施加洛伦兹力,它们间是什么关系呢?
★探究三★
1、提出问题:洛伦兹力的方向是否也可以用左手定则来判断?
2、实验探究:观察阴极射线管中电子在磁场中的运动与受力
3、实验猜想:
4、实验现象:
5、实验结论:
6、评估交流
洛伦兹力的左手定则: 1.掌心——
2、四指方向——
3. 大拇指方向——
注意:
★小组合作,动手一试★
判断洛伦兹力的方向。

=Ni
v ◆小组合作讨论◆
1、 F 洛与 B 、v 角度关系?
2、带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?
3、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响? ★大家一起来★
一个粒子不计重力进入匀强磁场中,请你根据其运动轨迹判断这个粒子的电性,请同学伸出左手,示意给我,让我看看你的判断过程。

★探究四★
知识储备:F 安=NF 洛
★理论推导洛伦兹力的大小(V ⊥B )★
方法: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。

问题1:这段导线中电流I 的微观表达式是多少?
I=
问题2:这段导体所受的安培力为多大?
F 安=
问题3:这段导体中含有多少自由电荷数?
N=
问题4:每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多少?
F 洛=
探究结论:
评估与交流
★探究四★★思维拓展★
V 与B 有一定夹角时,洛伦兹力大小怎么判断呢?
★独立思考,小试牛刀★
【例】电子以速率v=3.0×107m/s射入B=1.0T的匀强磁场中,速度方向与磁场方向垂直。

试求该电子所受到的洛伦兹力的大小,并与它在地球上受到的重力作比较。

(电子的电荷量e=3.0×10-7C,m=9.1×10-31kg)
★探究五★
带电粒子在只受洛伦兹力时的运动
★小组互助,理论探究★
当V平行B时,F=0,带电粒子以速度v作运动。

当v与B垂直时,因为洛伦兹力的方向始终与运动方向,只改变速度的,不改变速度的,只有才具有这种特点,所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做。

★用心观察,实验探究★
实验现象:
实验结论:
实验反思:(小组合作,共同提高)
问题一:上述带电粒子在匀强磁场中作圆周运动时向心力由谁提供?
问题二:上述带电粒子在匀强磁场中作圆周运动时的轨道半径如何表示?
问题三:上述带电粒子在匀强磁场中作圆周运动时的运动周期如何表示?
三、课堂小结
四、解决问题
极光产生的原因是
极光只能出现在两极的原因是
五、课堂欣赏:挪威的极光
六、课堂自评
今天我学到了什么?(至少写三点)
1、
2、
3、
七、课后作业:课本“练习与评价”1-4题,寻找社会生活中更多的洛伦兹力的应用并做好准备,向大家介绍你所了解到的洛伦兹力的应用以及原理。