高中物理教案設(shè)計(jì)：《勻速圓周運(yùn)動》+高中物理教案設(shè)計(jì)：《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》

高中物理教案設(shè)計(jì)：勻速圓周運(yùn)動一、教學(xué)任務(wù)分析勻速圓周運(yùn)動是繼直線運(yùn)動后學(xué)習(xí)的第一個曲線運(yùn)動，是對如何描述和研究比直線運(yùn)動復(fù)雜的運(yùn)動的拓展，是力與運(yùn)動關(guān)系知識的進(jìn)一步延伸，也是以后學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜曲線運(yùn)動（平拋運(yùn)動、單擺的簡諧振動等）的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動需要以勻速直線運(yùn)動、牛頓運(yùn)動定律等知識為基礎(chǔ)。從觀察生活與實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象入手，使學(xué)生知道物體做曲線運(yùn)動的條件，歸納認(rèn)識到勻速圓周運(yùn)動是最基本、最簡單的圓周運(yùn)動，體會建立理想模型的科學(xué)研究方法。通過設(shè)置情境，使學(xué)生感受圓周運(yùn)動快慢不同的情況，認(rèn)識到需要引入描述圓周運(yùn)動快慢的物理量，再通過與勻速直線運(yùn)動的類比和多媒體動畫的輔助，學(xué)習(xí)線速度與角速度的概念通過小組討論、實(shí)驗(yàn)探究、相互交流等方式 ，創(chuàng)設(shè)平臺，讓學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的知識，對幾個實(shí)際問題進(jìn)行討論分析，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的情感，學(xué)會合作與交流，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)品質(zhì)。 通過生活實(shí)例，認(rèn)識圓周運(yùn)動在生活中是普遍存在的，學(xué)習(xí)和研究圓周運(yùn)動是非常必要和十分重要的，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1） 知道物體做曲線運(yùn)動的條件。（2） 知道圓周運(yùn)動；理解勻速圓周運(yùn)動。（3） 理解線速度和角速度。（4） 會在實(shí)際問題中計(jì)算線速度和角速度的大小并判斷線速度的方向。2、過程與方法（1） 通過對勻速圓周運(yùn)動概念的形成過程，認(rèn)識建立理想模型的物理方法。（2） 通過學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動的定義和線速度、角速度的定義，認(rèn)識類比方法的運(yùn)用。3、態(tài)度、情感與價值觀（1） 從生活實(shí)例認(rèn)識圓周運(yùn)動的普遍性和研究圓周運(yùn)動的必要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲。（2） 通過共同探討、相互交流的學(xué)習(xí)過程，懂得合作、交流對于學(xué)習(xí)的重要作用，在活動中樂于與人合作，尊重同學(xué)的見解，善于與人交流。三、教學(xué)重點(diǎn) 難點(diǎn)重點(diǎn)：（1） 勻速圓周運(yùn)動概念。（2） 用線速度、角速度描述圓周運(yùn)動的快慢。難點(diǎn)：理解線速度方向是圓弧上各點(diǎn)的切線方向。四、教學(xué)資源1、器材：壁掛式鐘，回力玩具小車，邊緣帶孔的旋轉(zhuǎn)圓盤，玻璃板，建筑用黃沙，乒乓球，斜面，刻度尺，帶有細(xì)繩連接的小球。2、課件：flash課件 演示同樣時間內(nèi)，兩個運(yùn)動所經(jīng)過的弧長不同的勻速圓周運(yùn)動；演示同樣時間內(nèi)，兩個運(yùn)動半徑所轉(zhuǎn)過角度不同的勻速圓周運(yùn)動。3、錄像：三環(huán)過山車運(yùn)動過程。五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括物體做曲線 運(yùn)動的條件、勻速圓周運(yùn)動、線速度與角速度三部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路是：以錄像和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過分析得出物體做曲線運(yùn)動的條件；通過觀察對比歸納出勻速圓周的特征；以情景激疑認(rèn)識對勻速圓周運(yùn)動快慢的不同描述，引入線速度與角速度概念；通過討論、釋疑、活動、交流等方式，鞏固所學(xué)知識，運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：勻速圓周運(yùn)動概念和線速度、角速度概念。方法是：通過對鐘表指針和過山車兩類圓周運(yùn)動的觀察對比，歸納出勻速圓周運(yùn)動的特征；設(shè)置地月對話的情景，引入對勻速圓周運(yùn)動快慢的描述；再通過多媒體動畫輔助，并與勻速直線運(yùn)動進(jìn)行類比得出勻速圓周運(yùn)動的概念和線速度、角速度的概念。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：線速度的方向。方法是：通過觀察做圓周運(yùn)動的小球沿切線飛出，以及由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤邊緣飛出的紅墨水在紙上的徑跡分布這兩個演示實(shí)驗(yàn)，直觀顯示得出。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以視頻、實(shí)驗(yàn)、動畫為線索，注重刺激學(xué)生的感官，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的體驗(yàn)和感受，化抽象思維為形象思維，概念和規(guī)律的教學(xué)體現(xiàn)“建?！?、“類比”等物理方法，學(xué)生的活動以討論、交流、實(shí)驗(yàn)探究為主，涉及的問題聯(lián)系生活實(shí)際，貼近學(xué)生生活，強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)價值和意義的感悟。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時。六、教學(xué)流程1、教學(xué)流程圖2、流程圖說明情境I 錄像，演示，設(shè)問1播放錄像：三環(huán)過山車，讓學(xué)生看到物體的運(yùn)動有直線和曲線。演示：讓學(xué)生向正在做直線運(yùn)動的乒乓球用力吹氣，體驗(yàn)球在什么情況下將做曲線運(yùn)動設(shè)問1：物體在什么情況下將做曲線運(yùn)動?情境II 觀察、對比設(shè)問2觀察、對比鐘表指針和過山車這兩類圓周運(yùn)動。高中物理教案設(shè)計(jì)：磁場對運(yùn)動電荷的作用力一、教材分析洛侖茲力的方向是重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)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、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能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 。（二）過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.（三）情感態(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、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：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，并能用來分析有關(guān)問題.難點(diǎn)：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(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法六、課前準(zhǔn)備1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案演示實(shí)驗(yàn)七、課時安排：1課時八、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑（二）情景引入、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=4.010-2 T，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A。求：導(dǎo)線所受的安培力大小?（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(shí)驗(yàn)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)射出來電子，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(shí)驗(yàn)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。（三）合作探究、精講點(diǎn)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(shí)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 丁下面我們來討論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，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=3106 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、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，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(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn) D.相對于預(yù)定點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)，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(diǎn)向B點(diǎn)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。（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測（五）發(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(jì)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”在課堂上可組織學(xué)生開展小組討論，根據(jù)線索的實(shí)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。選修3-1第三章3.5 磁場對運(yùn)動電荷的作用課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1、知道什么是洛倫茲力。2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。3、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。4、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1.運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力，叫做 。2.洛倫茲力的方向的判斷左手定則：讓磁感線 手心，四指指向 的方向，或負(fù)電荷運(yùn)動的 ，拇指所指電荷所受 的方向。3.洛倫茲力的大小:洛倫茲力公式 。4.洛倫茲力對運(yùn)動電荷 ，不會 電荷運(yùn)動的速率。5.顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對線圈產(chǎn)生的，叫做偏轉(zhuǎn)線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起，偏轉(zhuǎn)線圈做成 。三、提出疑惑課內(nèi)探究學(xué)案一、 學(xué)習(xí)目標(biāo)1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。2、掌握洛倫茲力大小的推理過程。3、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。二、學(xué)習(xí)過程例1.試判斷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.解答：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者；丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里。例2：來自宇宙的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些電子在進(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(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn) D.相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西。故C項(xiàng)正確例3：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（ ）A.使B的數(shù)值增大B.使磁場以速率 v=mgqB，向上移動C.使磁場以速率v=mgqB，向右移動D.使磁場以速率v=mgqB，向左移動解答：為使小球?qū)ζ矫鏌o壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，靜止電荷在磁場里不受洛倫茲力， A不可能；磁場向上移動相當(dāng)于電荷向下運(yùn)動，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動，等同于電荷以速率v向左運(yùn)動，此時洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對；磁場以V向左移動，等同于電荷以速率v向右運(yùn)動，此時洛倫茲力向上。當(dāng) qvB=mg時，帶電體對絕緣水平面無壓力，則v=mgqB，選項(xiàng) D正確。三、反思總結(jié)四、當(dāng)堂檢測1. 一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則 （ ）A.此空間一定不存在磁場B.此空間可能有方向與電子速度平行的磁場C.此空間可能有磁場 ，方向與電子速度垂直D.以上說法都不對2. 一束帶電粒子沿水平方向飛過靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時小磁針的南極向西偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是 （ ）A.由北向南飛行的正離子束B.由南向北飛行的正離子束C.由北向南飛行的負(fù)離子束D.由南向北飛行的負(fù)離子束3.電子以速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，則 （ ）A.磁場對電子的作用力始終不做功B.磁場對電子的作用力始終不變C.電子的動能始終不變D.電子的動量始終不變4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是 （ ）5.如圖所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，這個電場的場強(qiáng)大小與方向應(yīng)是 （ ）A.B/v，方向豎直向上B.B/v，方向水平向左C.Bv，垂直紙面向里 D.Bv，垂直紙面向外課后練習(xí)與提高1.有關(guān)電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是 （ ）A.電荷在磁場中一定受磁場力的作用B.電荷在電場中一定受電場力的作用C.電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致D.電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直2.如果運(yùn)動電荷在磁場中運(yùn)動時除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運(yùn)動可能是（ ）A.勻速圓周運(yùn)動 B.勻變速直線運(yùn)動C.變加速曲線運(yùn)動 D.勻變速曲線運(yùn)動3.電子束以一定的初速度沿軸線進(jìn)入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做 （ ）A.勻速直線運(yùn)動 B.勻速圓周運(yùn)動C.加速減速交替的運(yùn)動 D.來回振動4.帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，下面說法中正確的是A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 （ ）B.如果把+q改為-q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小不變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直D.粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運(yùn)動5.如圖，是電視機(jī)的像管的結(jié)構(gòu)示意圖，熒光屏平面位于坐標(biāo)平面xoy，y軸是顯像管的縱軸線，位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會有電子逸出，這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向十y方向射出.構(gòu)成了顯像管的“電子槍”。如果沒有其他力作用，從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運(yùn)動打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個亮點(diǎn)。當(dāng)在顯像管的管頸處的較小區(qū)域（圖中B部分）加沿z方向的磁場 （偏轉(zhuǎn)磁場），亮點(diǎn)將偏離原點(diǎn)0而打在x軸上的某一點(diǎn)，偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線（電子束的水平掃描運(yùn)動），偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律是圖中 （ ）6.如圖所示，帶電小球在勻強(qiáng)磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來回往復(fù)運(yùn)動，它向左或向右運(yùn)動通過最低點(diǎn)時 （ ）A.速度相同B.加速度相同C.所受洛倫茲力相同D.軌道給它的彈力相同7.兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為 （ ）A.2：1B.1：1C.1：2D.1：4選修3-1第三章3.5 磁場對運(yùn)動電荷的作用答案預(yù)習(xí)內(nèi)容1. 洛倫茲力.2. 垂直穿入 正電荷運(yùn)動 反方向 洛倫茲力3. F=qvBsin4. 不做功 改變5. 馬鞍形當(dāng)堂檢測1、B；2、AD；3、A、C；4、C；5、C；課后練習(xí)與提高1、BD2、AC3、A4、BD5、A6、B7、C