资源简介

附件1：
云南省下关第一中学集体备课单元教学设计
年级：高二 学科：物理 备课组长：刘建武
主备人：赵晓东 审核： 张红梅
单元课题 磁场 安培力与洛伦兹力
本单元在高考的地位和作用分析 每年必考的内容，可能单独命题，也可能在综合题中涉及相关知识。题型可能是选择题或计算题。
单元课时计划 6节新授课，8节习题课。
课程标准要求 理解、运用
单元知识结构 必修三 第十三章 电磁感应与电磁波初步 13.1 磁场 磁感线 13.2 磁感应强度 磁通量 选择性必修二 第一章 安培力与洛伦兹力 1.1 磁场对通电导线的作用力 1.2 磁场对运动电荷的作用力 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.4 质谱仪与回旋加速器
单元教学重难点分析 1.磁感应强度 磁通量（重点） 2.磁场对通电导线的作用力（重点） 3.磁场对运动电荷的作用力（重点） 4.带电粒子在匀强磁场中的运动（重点、难点）
单元拓展知识 安培分子电流假说 地磁场、指南针 正电子的发现 带电粒子在有界匀强磁场中的运动，磁发散、磁聚焦
单元备课使用资料计划 课件（包括图片、视频）；演示实验相关器材；教学设计；导学案； 同步练习。
附件2：
云南省下关第一中学集体备课课时教学设计
年级：高二 学科：物理 备课组长：刘建武
主备人：赵晓东 审核： 张红梅
课题 磁场对通电导线的作用力
课型 新授课、习题课 课时 2课时
学习目标 1.知道安培力的概念,会用左手定则判断安培力的方向。 2.掌握安培力的公式F=,并会进行有关计算。 3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理。
学习重点 1.运用左手定则判断安培力的方向，。 2.安培力的大小计算、电流表的工作原理。
学习难点 1.磁感应强度B的方向与导线成θ角时安培力的方向判断。 2.有效长度的理解，当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，安培力的大小计算。
学情分析 通过前面的学习，学生已经知道了磁场对通电导线会有作用力，但对该力的大小和方向并不了解。学生已经认识了几种常见磁场的磁感线分布，知道条形磁铁磁场的分布情况，在三维空间的想象和建立上存在障碍，对于复杂的逻辑推理存在困惑；对控制变量法有了一定的认识，具备了一定的物理实验操作技能、分析、归纳实验现象的能力。
核心知识 安培力的大小计算和方向判定。
教学内容及教师活动设计 （含情景设计、问题设计、学生活动设计等内容） 教师个人复备
一、新课引入 问题：这个小制作是什么原理？为什么会转动，为什么反转？怎么提高转速？(播放视频或教师演示） 通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。电流的单位是A，说的就是他。大家应该熟悉了吧。 我们高一学习力的时候，知道力的三要素是力的大小，力的方向和作用点。通电导线在磁场中所受的作用力作用点肯定在导线上。那么 问题：安培力的大小和方向是怎么样的呢？ 二、新课教学 （一）知识回顾： 如何描述磁场强弱？ 在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampère force），把电流的单位定为安培。 安德烈-马里安培（法语∶André-Marie Ampere，FRS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法国物理学家、数学家，经典电磁学的创始人之一。 （二）安培力的方向 实验探究 组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 1. 上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。 2. 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 众多实验表明：通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图： 安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面，很难观察到具体的关系，换成立体图就更加清晰。通过用立方体的方式简单描述F、B、I的关系，比较之后，你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？ 注意观察我们看到力的方向与电流方向是垂直的，而磁感线的方向从N到s，力也与它垂直。即安培力的方向与导线、磁感应强度方向都垂直。也就是说，安培力的方向总是垂直于导线和磁感应强度方向所在的平面。 问题：如何更加精确的判断安培力的方向呢 左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 在这里普及一下打叉打点的知识，打点表示垂直纸面向外，好比如弓箭从纸面出来，我们看到的只有箭头的一个点，打叉表示垂直纸面向里，好比如弓箭进入纸面我们看到的只有箭尾的打叉图样。 通电导线电流可以产生磁场，我们在上面的实验基础上把磁铁换掉，用通电导线来替代，它们之间的作用力是怎么样的呢？ 利用左手定则对实验进行简单的分析。 演示：平行通电直导线之间的相互作用（教师演示或播放视频） 如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。 通过观察动图得出结论①同向电流相互吸引，②反向电流相互排斥。 应用：电磁炮 请判断受力方向 应用：旋转的液体 请判断受力方向 播放视频 学生：判断方向 回顾导入： 利用左手定则知道左边电流受到安培力向里，右边的向外，不断变换，我的“心”就动起来了。 （三）安培力的大小 研究一个力除了方向还有大小。通过前面的学习我们已经知道：垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为： F=ILB IL是电流元，相当于电场中的q，磁感应强度B和电场强度E对应，那么整个公式就和F=qE相对应了。 ①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时F=ILB ②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时F=0. 问题：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？ 磁感应强度B是一个矢量，可以进行分解，把磁感应强度B分解为两个分量：①一个分量与导线垂直B1=Bsinθ，②另一分量与导线平行B2=Bcosθ，其中平行方向的B2不产生安培力，导线所受的安培力只是垂直方向的B1产生，由此又得： F=ILBsinθ（F依然垂直与BI组成的平面） 其中I是通过导体的电流，L是通电导线的长度，B为磁感应强度。这里要注意公式中“L”的理解。 分析：如图所示的通电导线在磁场中，利用左手定则我们知道水平方向的导线受力相互抵消，只有竖直方向的导线受力，所以 有效长度L：从起点到终点的长度。（当然BI不垂直时，要进行矢量分解） （四）磁电式电流表 （播放动图线圈的转动和电流表的指针偏转）磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。图是线圈在磁场中受力情况的图示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。 磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。线圈在磁场中受力的情况如图所示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动 线圈转动时，图1.1-6 中的螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小 从前面的分析可知，安培力总与磁感应强度的方向垂直。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，如图1.1-8所示。线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等 电流表的特点 1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小； 2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的； 3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。 见ppt
板书设计
作业设计 教材习题：自完成P.6练习与应用1-4题 教辅书：复习《优化设计》大本1.1，完成随堂练习；完成《优化设计》小本1.1课后训练。 补充习题：无 4.其他任务：阅读课本P.6科学漫步
教学反思
　　
附件2：
云南省下关第一中学集体备课课时教学设计
年级：高二 学科：物理 备课组长：刘建武
主备人：赵晓东 审核： 张红梅
课题 磁场对运动电荷的作用力
课型 新授课、习题课 课时 2课时
学习目标 知道什么是洛伦兹力,会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2.了解洛伦兹力公式的推导过程,会用公式分析求解洛伦兹力。 3.了解电视显像管的基本构造和工作原理，及洛伦兹力的其他应用，体会物理知识与科学技术的关系。
学习重点 1.洛伦兹力的概念及其特点。 2.洛伦兹力方向的判断、大小计算。 3.洛伦兹力在实际生活中的应用（磁流体发动机、速度选择器）。
学习难点 1.负电荷所受洛仑兹力方向判断，B与v方向不垂直时洛伦兹力方向的判断，大小计算。 2.洛伦兹力在生活中的应用。
学情分析 1.学生已掌握电场、磁场的基本概念，具备一定的物理分析和计算能力。 2.学生对于矢量计算有一定的基础，但需要加强对矢量积运算的理解和运用。 3.学生对实际问题的关注度较高，善于发现生活中与磁场相关的现象。
核心知识 洛伦兹力方向的判断，大小的计算。 洛伦兹力在实际生活中的应用
教学内容及教师活动设计 （含情景设计、问题设计、学生活动设计等内容） 教师个人复备
一、新课引入 电视机是一种必备的家用电器，电视机显像原理是电子流撞击荧光 屏，使之发亮而产生图像，请同学们观察电视机显像管结构及显像管原 理示意图。电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？（观看视频—用强磁铁靠近电视机屏幕）为什么磁铁会影响电视屏幕成像？ 通过本节课的学习，将有助于同学们弄清以上问题。上节课学习了“磁场对通电导线的作用力”，知道磁场对 电流有力的作用，而电荷的定向移动形成电流，那么，磁场对运动电荷 是否也有力的作用呢？答案是肯定的，我们把磁场对运动电荷的力叫 洛伦兹力。 “洛伦兹力的大小和方向有什么规律？”带着这个问题开始本节课的学 习“磁场对运动电荷的作用力”。（写课题） 二.新课教学 1、洛伦兹力的方向（教师演示或播放视频） (1)介绍实验仪器，将高压加在阴极射线管两端，将蹄形磁铁靠近阴极射线管 （2）实验现象：没磁场——直线，有磁场——运动轨迹弯曲，改变磁场方向——电子束向相反的方向弯曲 （3）结论1：磁场对运动的电荷有作用力；（这些现象说明电子在运动过程中受到磁场对它的作用力，电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。这个现象由荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现，为了纪念他就把这种力称为洛伦兹力。） 形成概念：运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。那么洛伦兹力和安培力之间存在怎么样的关系呢？ 刚才的实验中运动轨迹发生了弯曲，根据曲线运动的条件，可知并洛伦兹力的方向与电子的运动方向并不在同一条直线上，导致了电子运动方向变化。 结论2：磁场方向变化，电子受力方向变化； 结论3：磁场方向与洛伦兹力方向有关 有何关系呢？如何判定？ （4）推理猜想： 安培力方向的判定用左手定则，洛伦兹力也用左手定则；四指指向电流方向，电 流方向与正电荷定向运动方向相同，则四指指向正电荷运动方向，负电荷运动方 向的反方向；拇指指向安培力方向，而安培力又是洛伦兹力的宏观表现，则拇指 指向洛伦兹力方向 （5）实验验证 （6）形成结论：左手定则 掌心→磁感线进入 四指→正电荷方向 拇指→正电荷受力方向 （7）练习巩固 探究洛伦兹力大小的计算公式 讨论推理：安培力与洛伦兹力关系 在磁场中的通电导线会受到安培力的作用，导线必须有电流通过才有可能受到安培力，而电流是由电荷的定向移动形成的，导线中每一个定向移动的电荷都会受到洛伦兹力的作用，所以 洛伦兹力的矢量和就是安培力，公式表达那就是F安=N·F洛。也可以说洛伦兹力是安培力的微观本质，而安培力是洛伦兹力的宏观表现。 即通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。 导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为F=BIL。在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向也与磁场方向垂直。既然安培力是洛仑兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛仑兹力表达式呢？ （1）设立情景（课件展示教材图1.2-3） （2）明确各字母代表的物理意义 （3）讨论1：q与I关系（I=nqvS) （4）讨论2：L长导线受到的安培力 (F安=BIL=BnqvSL) （5）讨论3：安培力与洛伦兹力关系式 (F安=N F洛=nSLF洛) （6）结论：洛伦兹力公式F洛=qvB （7）讨论4：适用条件——v与B垂直 （8）讨论５：v与B平行——电荷不受洛伦兹力 （9）讨论６：v与B夹角为θ 很简单，只需要将v这样正交分解。垂直于v的分量等于vsinθ，平行于v的分量等于vcosθ，平行于v的分量不产生洛伦兹力，只有垂直于v的分量产生洛伦兹力。把它乘上F洛=qvB，就得 F洛=qvBsinθ 当θ=0 时，v与B平行，Ｆ＝0洛伦兹力最小； 当θ=90 时，v与B垂直，sinθ=1，也就是前面说的两者垂直： F洛=qvB洛伦兹力最大。 洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒 子做的功是多少？ 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，对电荷不做功。 洛伦兹力与电场力的对比学习 联系巩固 3.洛伦兹力的实际应用 （1）电子束的磁偏转 电视显像管应用了电子束的磁偏转的原理(课件展示教材图1.2-7)讨论： 洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。 展示显像管图片：介绍显像管。 显像管中有一个电子枪，工作时它能发射高速电子。撞击荧光屏，就能发光。可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，要使整个荧光屏发光，就要靠磁场来使电子束偏转了。 思考与讨论 要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A 点，偏转磁场应该沿什么方向？ （垂直纸面向外，注意四指的方向） （2）要使电子束打在 B 点，磁场应该沿什么方向？（垂直纸面向里） （3）要使电子束打在荧光屏上的位置由 B 点逐渐向 A 点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 视频动画进一步了解电视机显像管成像原理 除了电视机显像管，洛伦兹力还应用在哪些现代科技中吗？ 速度选择器 原理：如右图所示，粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平衡条件：qBv＝qE，故v＝ E /B，这样就把满足v＝ E /B的粒子选择出来了。 视频动画进一步学习速度选择器原理 磁流体发电机 原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性） 喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集， 使两板间产生电势差，直至A、B之间的电势差大到后面的微粒不再聚 集到板上，因此AB间会形成稳定的电压。 视频动画进一步学习磁流体发电机原理 正负电子对撞机（视频，阅读科学漫步了解正电子、反物质） 极光 极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿 烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。下面请欣 赏极光美景。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？ 巩固提升 见ppt
板书设计 磁场对运动电荷的作用力 1.磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力 2.安培力是洛伦兹力的宏观表现；洛伦兹力是安培力的微观本质。 3.洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于，v和B所组成的平面。但是B与v不一定垂直。 掌心→磁感线进入 4.左手定则 四指→正电荷方向 拇指→正电荷受力方向 5.洛伦兹力大小：Ｆ=qvBsinθ （1）v与B平行时： Ｆ＝０洛伦兹力最小 （２）v与B垂直时：Ｆ＝qvB 洛伦兹力最大 6.洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。
作业设计 1.教材习题：自完成P.12练习与应用1-5题 2.教辅书：复习《优化设计》大本1.2，完成随堂练习；完成《优化设计》小本1.2课后训练。 3.补充习题：无 4.其他任务：阅读课本P.11科学漫步
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