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《研究洛伦兹力》教学设计
【课题】研究洛伦兹力
【教学时间】45分钟
【教学对象】高中二年级学生
【教材】粤教版高中物理选修3-1第三章第五节
【教学内容分析】
本章教材从生活中的磁现象、判断规律、应用这三个阶段逐步展开。教材的前两节让学生开始认识生活中的关于磁和磁场的现象;然后在第三和第五两节分别介绍宏观安培力和微观洛伦兹力的两个大小方向等重要规律和左手定则;而最后第四、第六两节分别着重介绍安培力和洛伦兹力的现代技术应用。经历这三个阶段的系统化学****有助于学生掌握好关于磁的一些现象规律。
第五节《研究洛伦兹力》的内容正是着重讲述洛伦兹力的相关规律。由可见的宏观的安培力的研究到微观的洛伦兹力的研究,它们存在着特殊的关系,而这存在一定的跨度的,理解能力差的学生就会出现问题。所以讲洛伦兹力这种实质上是旧知识的新知识,要注意培养学生的知识迁移和类比能力。
通过探究,了解洛伦兹力的定义、方向、大小。能解释生活应用中质谱仪等仪器的原理。
教材首先简单回顾磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成,从而引出猜想安培力和与本节所学的洛伦兹力有一定的联系。这样的安排,在一定程度是符合知识的建构的,从学生已有的知识出发,搭桥、连线,从而在原有的基础上建立新的知识,更加吸引学生,从而达到更好的教学效果。
教材在引出猜想后,通过实验现象探究洛伦兹力的方向,并引出左手定则确定具体方向;之后通过数学分析推理、类比的方法得出洛伦兹力的大小。一步一步地按着正常逻辑思维开展,符合学生的知识构建过程,中间穿插关键而具有引导性
的提问,从而引导学生向特定方向思考,达到教学目的,这在另一方面也提高了学生参与的积极性,吸引学生的兴趣。
教材把现代技术与授课结合在一起,更加贴进生活,也更易让学生的知识与生活构建联系,从而更容易接受、吸收。这也体现了新课程标准中从生活走向物理,从物理走向社会的理念。
第一,从复****旧知识引入新概念。新概念往往与已经学****过的概念规律之间存在有机的联系,抓住新旧知识之间的联系,从已有知识出发,把新概念自然地引出来,也可以创设学****新概念的物理环境。
第二,从物理原理出发,经过简单的引导、联系、类比,得出洛伦兹力的定义,引出相关规律。教材本身是引导性的作用,对教师的约束较少,有较大的空间自由发挥。
完善新旧知识之间的联系
引导回顾磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成,从而使学生把安培力和与本节所学的洛伦兹力联系起来。引导学生根据一定长度的直导线产生的安培力大小,结合数学上线构成面、面构成空间的知识,将一段直导体看成无数个电荷不断位移而构成。每段直流导体都受到安培力的作用,则每个移动的电荷也应受到一个力的作用,而这个力叫做洛伦兹力。从而实现整体过渡到个体,建立洛伦兹力的概念和它与安培力之间的联系。它利用了数学的知识和推衍的技能来解释物理现象,另外,也增加运用了化学的电解食盐水形成离子的知识来帮助理解洛伦兹力的方向,体现了新课程标准对教师学科交叉教学的要求。
【学生情况分析】
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高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。他们希望通过观察实验现象,经历思考来理解现象产生的原因,并总结出其中规律。
所以在教学中,应充分发挥演示实验的作用,通过教师的引导,激发学生的认知兴趣,充分调动学生学****的积极性和自主性。
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学生已经学****过磁场、通电导体在磁场中受到安培力作用,左手定则判断力的方向等知识,故在教学中要充分利用学生的已有的知识经验,使学生积极主动地参与教学过程。
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(1)从微观上,无法观察,难以理解
磁场是不可见的,单个电荷也是不可见的,故很难在现实中作明显的实验来探究;即使有相关的仪器,也因太过于昂贵而令学校无法配置。故学生对于微观上的观察,很难通过自己的思维、想像来认识洛伦兹力,判断它的方向。
(2)电磁学与动力学结合问题的复杂性
一种物理现象涉及的物理原理越多,学生就越难理解。洛伦兹力是电磁学与动力学相结合的问题,考虑的是电荷受到的洛伦兹力而产生的机械效果。这里涉及的内容较多,存在一定的困难。
【教学目标】
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(1)通过实验认识洛伦兹力,知道通电导线所受的安培力是运动电荷所洛伦兹力的宏观表现。
(2)知道影响洛伦兹力方向的因素,了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。
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(1)通过实验研究运动电荷在磁场中的偏转,简单归纳出洛伦兹力的方向跟磁场方向、电磁运动方向的关系。培养学生分析、归纳问题的能力。
(2)通过洛伦兹力大小的推导过程进一