選修3-1第三 磁場(chǎng) 教案
第一節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)（1時(shí)）
一．目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．了解磁現(xiàn)象，知道磁性、磁極的概念。
2．知道電流的磁效應(yīng)、磁極間的相互作用。
3．知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的.知道地球具有磁性。
（二）過(guò)程與方法
利用類(lèi)比法、實(shí)驗(yàn)法、比較法使學(xué)生通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的客觀(guān)認(rèn)識(shí)去理解磁場(chǎng)的客觀(guān)實(shí)在性。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
通過(guò)類(lèi)比的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，體現(xiàn)磁現(xiàn)象的廣泛性
二．重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：電流的磁效應(yīng)和磁場(chǎng)概念的形成
難點(diǎn)：磁現(xiàn)象的應(yīng)用
三、教具：多媒體、條形磁鐵、直導(dǎo)線(xiàn)、小磁針若干、投影儀
四、過(guò)程：
（一）引入：介紹生活中的有關(guān)磁現(xiàn)象及本所要研究的內(nèi)容。在本，我們要學(xué)習(xí)磁現(xiàn)象、磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用以及對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，知識(shí)主線(xiàn)十分清晰。本共二個(gè)單元。第一、二、三節(jié)為第一單元；第四~第六節(jié)為第二單元。
復(fù)習(xí)提問(wèn)，引入新
［問(wèn)題］初中學(xué)過(guò)磁體有幾個(gè)磁極？［學(xué)生答］磁體有兩個(gè)磁極：南極、北極.
［問(wèn)題］磁極間相互作用的規(guī)律是什么？［學(xué)生答］同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.
［問(wèn)題］兩個(gè)不直接接觸的磁極之間是通過(guò)什么發(fā)生相互作用的？［學(xué)生答］磁場(chǎng).
［過(guò)渡語(yǔ)］磁場(chǎng)我們?cè)诔踔芯陀兴私�，從今天我們要更加深入地學(xué)習(xí)它。
（二）新講解-----第一節(jié)、磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)
1．磁現(xiàn)象
（1）通過(guò)介紹人們對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過(guò)程和我國(guó)古代對(duì)磁現(xiàn)象的研究、指南針的發(fā)明和作用認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象
（2）可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)(磁極之間的相互作用、磁鐵對(duì)鐵釘?shù)奈?和生活生產(chǎn)中涉及的磁體(喇叭、磁盤(pán)、磁帶、磁卡、門(mén)吸、電動(dòng)機(jī)、電流表)形象生動(dòng)地認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象。
【板書(shū)】磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。
2．電流的磁效應(yīng)
（1）介紹人類(lèi)認(rèn)識(shí)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的過(guò)程。
（2）演示奧斯特實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生直觀(guān)認(rèn)識(shí)電流的磁效應(yīng)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以分為四種情形觀(guān)察并記錄現(xiàn)象：水平電流在小磁針的正上方時(shí)，讓電流分別由南向北流和由北向南流；水平電流在小磁針的正下方時(shí)，讓電流分別由南向北和由北向南流。在認(rèn)識(shí)電流的磁效應(yīng)的同時(shí)，也為地磁場(chǎng)和通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)的教學(xué)埋下伏筆，也可以留下問(wèn)題讓學(xué)生思考。
了解電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體現(xiàn)物理思想(電與磁有聯(lián)系)和研究方法(奧斯特實(shí)
驗(yàn))，認(rèn)識(shí)到奧斯特實(shí)驗(yàn)在電磁學(xué)中的重要意義(打開(kāi)了電磁學(xué)的大門(mén))，為后法拉第的研究工作(電能生磁、磁也可以生電)奠定了基礎(chǔ)。
【板書(shū)1】磁極間的相互作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.（與電荷類(lèi)比）
【板書(shū)2】電流的磁效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體周?chē)嬖诖艌?chǎng)的現(xiàn)象(奧斯特實(shí)驗(yàn))。
3．磁場(chǎng)
演示：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，電流與電流的作用，類(lèi)比于庫(kù)侖力和電場(chǎng)，形成磁場(chǎng)的概念，應(yīng)說(shuō)明磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但是和電場(chǎng)一樣都是客觀(guān)存在的一種物質(zhì)，我們可以通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)磁體或電流的作用而認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)。
【板書(shū)1】磁場(chǎng)的概念：磁體周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)（看不見(jiàn)摸不著，是物質(zhì)存在的一種特殊形式）。
【板書(shū)2】.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)處于其中的磁極和電流有力的作用.
【板書(shū)3】磁場(chǎng)是媒介物：磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。
4．磁性的地球
明白地理的南北極和地磁的南北極的區(qū)別，了解磁偏角，介紹沈括對(duì)磁偏角的研究。用一個(gè)條形磁鐵模擬地磁場(chǎng)，說(shuō)明小磁針靜止時(shí)為什么會(huì)指向地理的南北極。
【板書(shū)1】地球是一個(gè)巨大的磁體，地球周?chē)嬖诖艌?chǎng)---地磁場(chǎng)。地球的地理兩極與地磁兩極不重合（地磁的N極在地理的南極附近，地磁的S極在地理的北極附近），其間存在磁偏角。
地磁體周?chē)拇艌?chǎng)分布情況和條形磁鐵周?chē)拇艌?chǎng)分布情況相似。
宇宙中的許多天體都有磁場(chǎng)。月球也有磁場(chǎng)。
（三）對(duì)本節(jié)知識(shí)做簡(jiǎn)要的小結(jié)
（四）鞏固新：1。讓學(xué)生復(fù)習(xí)本內(nèi)容。
2。指導(dǎo)學(xué)生閱讀STS
3。完成問(wèn)題與練習(xí)（作練習(xí)）
第二節(jié) 、 磁感應(yīng)強(qiáng)度（1時(shí)）
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小、單位。
2．能用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)觀(guān)察、類(lèi)比（與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類(lèi)比）使學(xué)生理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，為學(xué)生形成物理概念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
培養(yǎng)學(xué)生探究物理現(xiàn)象的興趣，提高綜合學(xué)習(xí)能力。
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：
磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是本節(jié)的重點(diǎn)（仍至本的重點(diǎn)），也是本節(jié)的難點(diǎn)，通過(guò)與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類(lèi)比和演示實(shí)驗(yàn)突破難點(diǎn)
三、教具：蹄形磁鐵，低壓電，多媒體等。
四、教學(xué)過(guò)程：
（一）復(fù)習(xí)上時(shí)知識(shí)后引入
要點(diǎn)：磁場(chǎng)的概念。 提問(wèn)、引入新：
磁場(chǎng)不僅具有方向，而且也具有強(qiáng)弱，為表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向就要引入一個(gè)物理量.怎樣的物理量能夠起到這樣的作用呢？ （緊接著教師提問(wèn)以下問(wèn)題.）
1．哪個(gè)物理量描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？
［學(xué)生答］用電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向.
2．電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？其定義式是什么？
［學(xué)生答］電場(chǎng)強(qiáng)度是通過(guò)將一檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中分析電荷所受的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷量的比值定義的，其定義式為E=F/q
過(guò)渡語(yǔ)：今天我們用相類(lèi)似的方法學(xué)習(xí)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度.
（二）新講解-----第二節(jié) 、 磁感應(yīng)強(qiáng)度
1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
【演示】讓小磁針處于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)和豎直方向通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的各個(gè)點(diǎn)時(shí)，小磁針的N極所指的方向不同，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)具有方向性，明確磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的規(guī)定。
【板書(shū)】小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向
過(guò)渡語(yǔ)：能不能用很小一段通電導(dǎo)體檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？
2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
【演示1】用不同的條形磁鐵所能吸起的鐵釘?shù)膫�(gè)數(shù)是不同的，說(shuō)明磁場(chǎng)有強(qiáng)弱。
【演示2】探究影響通電導(dǎo)線(xiàn)受力的因素（如圖）
先介紹勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
后定性演示（控制變量法）①保持通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度不變，改變電流的大�、诒３蛛娏鞑蛔�，改變通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。讓學(xué)生觀(guān)察導(dǎo)線(xiàn)受力情況。
【板書(shū)1】精確實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)受力（磁場(chǎng)力）大小
寫(xiě)成等式為：F = BIL ①
式中B為比例系數(shù)。
注意：①B與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度和電流的大小無(wú)關(guān)②在不同的磁場(chǎng)中B的值不同（即使同樣的電流導(dǎo)線(xiàn)的受力也不樣）
再用類(lèi)比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法，從而得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式
【板書(shū)2】磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小（表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量）
（1）定義： 在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)，所受的力（安培力）F跟電流I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。符號(hào)：B
說(shuō)明：如果導(dǎo)線(xiàn)很短很短，B就是導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。其中，I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL稱(chēng)電流元。
（2）定義式： ②
（3）單位：在國(guó)際單位制中是特斯特，簡(jiǎn)稱(chēng)特，符號(hào)T. 1T=N/A•m
（4）物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量.
對(duì)B的定義式的理解：
①要使學(xué)生了解比值F/IL是磁場(chǎng)中各點(diǎn)的位置函數(shù)。換句話(huà)說(shuō)，在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中比值F/IL是因點(diǎn)而異的，也就是在磁場(chǎng)中某一確定位置處，無(wú)論怎樣改變I和L，F(xiàn)都與IL的乘積大小成比例地變化，比值F/IL跟IL的乘積大小無(wú)關(guān)。因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，所以人們用它定義磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。還應(yīng)說(shuō)明F是指通電導(dǎo)線(xiàn)電流方向跟所在處磁場(chǎng)方向垂直時(shí)的磁場(chǎng)力，此時(shí)通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大。
②有的學(xué)生往往單純從數(shù)學(xué)角度出發(fā)，曲公式B= F/IL得出磁場(chǎng)中某點(diǎn)的B與F成正比，與IL成反比的錯(cuò)誤結(jié)論。
③應(yīng)強(qiáng)調(diào)說(shuō)明對(duì)于確定的磁場(chǎng)中某一位置說(shuō)，B并不因探測(cè)電流和線(xiàn)段長(zhǎng)短（電流元）的改變而改變，而是由磁場(chǎng)自身決定的；比值F/IL不變這一事實(shí)正反映了所量度位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱程度是一定的。
【例】磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線(xiàn)，它的電流強(qiáng)度是2.5 A，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)1 cm，它受到的安培力為5×10-2 N，則這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？
解答：
介紹一些磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。（P89表3。2-1）
（三）小結(jié)：可繼續(xù)類(lèi)比磁場(chǎng)與靜電場(chǎng)，小結(jié)出以下兩個(gè)方面：
一是電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力在方向上是有差異的。電場(chǎng)力的方向總是與電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向相同或相反；而磁場(chǎng)力的方向恒與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直。
二是E和B在引入方法上也是有差異的。在電場(chǎng)強(qiáng)度E的引入中，考慮到的是電場(chǎng)中檢驗(yàn)電荷所受的力F與檢驗(yàn)電荷所帶電量q之比；而在磁感應(yīng)強(qiáng)度B的引入中，考慮的是磁場(chǎng)中檢驗(yàn)電流元所受的力F與乘積IL之比。
（四）鞏固新：（1）指導(dǎo)學(xué)生閱讀“科學(xué)漫步”。
（2）指導(dǎo)學(xué)生完成P90“問(wèn)題與練習(xí)”1-3題
（3）后復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。
第三節(jié) 、幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)（1.5時(shí)）
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．知道什么叫磁感線(xiàn)。
2．知道幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線(xiàn)電流、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管）及磁感線(xiàn)分布的情況
3．會(huì)用安培定則判斷直線(xiàn)電流、環(huán)形電流和通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向。
4．知道安培分子電流假說(shuō)，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象
5．理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
6．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手（運(yùn)用安培定則）、類(lèi)比的方法加深對(duì)本節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀(guān)察、分析的能力.
2.培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力.
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：
1．會(huì)用安培定則判定直線(xiàn)電流、環(huán)形電流及通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向.
2．正確理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
三、教具：多媒體、條形磁鐵、直導(dǎo)線(xiàn)、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管、小磁針若干、投影儀、展示臺(tái)、學(xué)生電
四、教學(xué)過(guò)程：
（一）復(fù)習(xí)引入
要點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。
［啟發(fā)學(xué)生思考］電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線(xiàn)形象地描述，磁場(chǎng)可以用什么描述呢？
［學(xué)生答］磁場(chǎng)可以用磁感線(xiàn)形象地描述.----- 引入新
（老師）類(lèi)比電場(chǎng)線(xiàn)可以很好地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，同樣，也可以用磁感線(xiàn)描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向
（二）新講解
【板書(shū)】1．磁感線(xiàn)
（1）磁感線(xiàn)的定義
在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線(xiàn)叫做磁感線(xiàn)。
（2）特點(diǎn)：
A、磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)，磁鐵外部的磁感線(xiàn)是從北極出，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極.
B、每條磁感線(xiàn)都是閉合曲線(xiàn)，任意兩條磁感線(xiàn)不相交。
C、磁感線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
D、磁感線(xiàn)的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線(xiàn)的形狀，加深對(duì)磁感線(xiàn)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)與電場(chǎng)線(xiàn)加以類(lèi)比。
【注意】①磁場(chǎng)中并沒(méi)有磁感線(xiàn)客觀(guān)存在，而是人們?yōu)榱搜芯繂?wèn)題的方便而假想的。
②區(qū)別電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)的不同之處：電場(chǎng)線(xiàn)是不閉合的，而磁感線(xiàn)則是閉合曲線(xiàn)。
2．幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線(xiàn)的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀(guān)地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線(xiàn)、通電環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)各自的磁感線(xiàn)的分布情況(磁感線(xiàn)的走向及疏密分布)。
②用投影片逐一展示:條形磁鐵（圖1）、蹄形磁鐵（圖2）、通電直導(dǎo)線(xiàn)（圖3）、通電環(huán)形電流（圖4）、通電螺線(xiàn)管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵) （圖5）、※輻向磁場(chǎng)（圖6）、還有二同名磁極和二異名磁極的磁場(chǎng)。
（1）條形、蹄形磁鐵，同名、異名磁極的磁場(chǎng)周?chē)鸥芯�(xiàn)的分布情況（圖1、圖2）
（2）電流的磁場(chǎng)與安培定則
①直線(xiàn)電流周?chē)拇艌?chǎng)
在引導(dǎo)學(xué)生分析歸納的基礎(chǔ)上得出
○直線(xiàn)電流周?chē)拇鸥芯�(xiàn)：是一些以導(dǎo)線(xiàn)上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線(xiàn)垂直的平面上.（圖3）
○直線(xiàn)電流的方向和磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定：用右手握住導(dǎo)線(xiàn)，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線(xiàn)的環(huán)繞方向.
②環(huán)形電流的磁場(chǎng)
○環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的閉合曲線(xiàn)，在環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的中心軸線(xiàn)上，磁感線(xiàn)和環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的平面垂直（圖4）。
［教師引導(dǎo)學(xué)生得］
○環(huán)形電流的方向跟中心軸線(xiàn)上的磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系也可以用安培定則判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)中心軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向.
③通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng).
○通電螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)：和條形磁鐵外部的磁感線(xiàn)相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極；內(nèi)部的磁感線(xiàn)和螺線(xiàn)管的軸線(xiàn)平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線(xiàn)連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線(xiàn)（圖5）
○通電螺線(xiàn)管的電流方向和它的磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系，也可用安培定則判定：用右手握住螺線(xiàn)管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線(xiàn)管的北極（螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)的方向）.
③電流磁場(chǎng)（和天然磁鐵相比）的特點(diǎn)：磁場(chǎng)的有無(wú)可由通斷電控制；磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換；磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小控制。
【說(shuō)明】由于后面的安培力、洛倫茲力、電磁感應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度密切相關(guān)，幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)的分布是一個(gè)非�；镜膬�(nèi)容，不掌握好，對(duì)后面的學(xué)習(xí)有很大影響。
3．安培分子電流假說(shuō)
（1）安培分子電流假說(shuō)（P92）
對(duì)分子電流，結(jié)合環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的知識(shí)及安培定則，以便學(xué)生更容易理解“它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極”，這句話(huà)；并應(yīng)強(qiáng)調(diào)“這兩個(gè)磁極跟分子電流不可分割的聯(lián)系在一起”，以便使他們了解磁極為什么不能以單獨(dú)的N極或S極存在的道理。
（2）安培假說(shuō)能夠解釋的一些問(wèn)題
可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機(jī)做好磁化和退磁的演示實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生的印象。舉生活中的例子說(shuō)明，比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【說(shuō)明】“假說(shuō)”，是用說(shuō)明某種現(xiàn)象但未經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的命題。在物理定律和理論的建立過(guò)程中，“假說(shuō)”，常常起著很重要的作用，它是在一定的觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括和抽象出的。安培分子電流的假說(shuō)就是在奧斯特的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，經(jīng)過(guò)思維發(fā)展而產(chǎn)生出的。
（3）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的．
4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)是一些間隔相同的平行直線(xiàn)。
（2）兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：即距離很近的兩個(gè)異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行線(xiàn)圈(亥姆霍茲線(xiàn)圈)通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)P92圖3.3-7，圖3.3-8。
5.磁通量
（1）定義： 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線(xiàn)圈面積S的乘積，叫穿過(guò)這個(gè)面的磁通量（是重要的基本概念）。
（2）表達(dá)式：φ=BS
【注意】①對(duì)于磁通量的計(jì)算要注意條，即B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)或可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是線(xiàn)圈面積在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上的投影面積。
②磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分，可舉特例說(shuō)明。
（3）單位：韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，符號(hào)Wb 1Wb = 1T•m2
（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義（磁通密度）:即B =φ/S
上式表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過(guò)單位面積的磁通量，并且用Wb/m2做單位（磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種單位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/A•m
（三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)各知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)要的小結(jié)。并要求學(xué)生外按P93【做一做】
鞏固練習(xí)
1.如圖所示，放在通電螺線(xiàn)管內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時(shí)N極指向右.試判定電的正負(fù)極.
解析：小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向，所以在螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)方向由a→b，根據(jù)安培定則可判定電流由c端流出，由d端流入，故c端為電的正極，d端為負(fù)極.
注意：不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線(xiàn)管b端吸引小磁針的N極，從而判定b端相當(dāng)于條形磁鐵的南極，關(guān)鍵是要分清螺線(xiàn)管內(nèi)、外部磁感線(xiàn)的分布.
2.如圖所示，當(dāng)線(xiàn)圈中通以電流時(shí)，小磁針的北極指向讀者.試確定電流方向.
電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?
（四）鞏固新（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 （2）閱讀“科學(xué)漫步”
（3）指導(dǎo)學(xué)生完成“問(wèn)題與練習(xí)”1--4
第四節(jié) 、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力（1.5時(shí)）
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、知道什么是安培力。知道通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向都垂直時(shí)，它的方向的判斷----左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會(huì)用它解答有關(guān)問(wèn)題.
2、會(huì)用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問(wèn)題. 知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大，等于BIL.
3、了解磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造的原理。
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)演示、分析、歸納、運(yùn)用使學(xué)生理解安培力的方向和大小的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生的間想像能力。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法.并通過(guò)對(duì)磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造的原理了解，感受物理知識(shí)之間的聯(lián)系。
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：安培力的方向確定和大小的計(jì)算。
難點(diǎn)：左手定則的運(yùn)用（尤其是當(dāng)電流和磁場(chǎng)不垂直時(shí)，左手定則如何變通使用）。
三、教具：磁鐵、電、金屬桿、導(dǎo)線(xiàn)、鐵架臺(tái)、滑動(dòng)變阻器、多媒體。
四、教學(xué)過(guò)程：
（一）復(fù)習(xí)引入
讓學(xué)生回憶在在第二節(jié)中通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力大小與什么因素有關(guān)。
過(guò)渡：本節(jié)我們將對(duì)安培力做進(jìn)一步的討論。
（二）新講解-----第四節(jié) 、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力
安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力.
安培力是以安培的名字命名的，因?yàn)樗芯看艌?chǎng)對(duì)電流的作用力有突出的貢獻(xiàn).
1．安培力的方向
【演示】按照P85圖3。1—3所示進(jìn)行演示。
（1）、改變電流的方向，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象.
［現(xiàn)象］導(dǎo)體向相反的方向運(yùn)動(dòng).
（2）、調(diào)換磁鐵兩極的位置改變磁場(chǎng)方向，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象.
［現(xiàn)象］導(dǎo)體又向相反的方向運(yùn)動(dòng)
［教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論］
（1）、安培力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)系.
（2）、安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說(shuō)，安培力的方向總是垂直于磁感線(xiàn)和通電導(dǎo)線(xiàn)所在的平面.（P96圖3。4-1）
如何判斷安培力的方向呢？
人們通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出通電導(dǎo)線(xiàn)受安培力方向和電流方向、磁場(chǎng)方向存在著一個(gè)規(guī)律一一左手定則．
左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，把手放人磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)垂直穿人手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的受力方向．（如圖）。
【說(shuō)明】左手定則是一個(gè)難點(diǎn)，涉及三個(gè)物理量的方向，涉及三維空間，而學(xué)生的空間想像力還不強(qiáng)，所以教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生如何將三維圖形用二維圖形表達(dá)(側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖等等)，還要引導(dǎo)學(xué)生如何將二維圖形想像成三維圖形。---可將右圖從側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖一一引導(dǎo)學(xué)生展示。
*一般情形的安培力方向法則介紹…
結(jié)論：電流和磁場(chǎng)可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場(chǎng)方向垂直，用左手定則時(shí)，磁場(chǎng)不一定垂直穿過(guò)手心，只要不從手背傳過(guò)就行。
*至于大小法則，如果電流和磁場(chǎng)不垂直，則將磁場(chǎng)進(jìn)行分解，取垂直分量代入公式即可；從這個(gè)角度不難理解——如果電流和磁場(chǎng)平行，那么安培力是多少？[學(xué)生]為零。
引導(dǎo)學(xué)生分析判斷P99第一題
補(bǔ)充練習(xí)：判斷下圖中導(dǎo)線(xiàn)A所受磁場(chǎng)力的方向.
答案：
（垂直于紙面向外）
【演示】平行通電直導(dǎo)線(xiàn)之間的的相互作用（P97圖3。4—3）。
引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別安培定則和左手定則，并且用這兩個(gè)定則去解釋“平行通電導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用”這一演示實(shí)驗(yàn)，解釋時(shí)應(yīng)明白左邊的通電導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力是右邊的通電導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加的，反之亦然。
2、安培力的大小
通電導(dǎo)線(xiàn)（電流為I、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)為L(zhǎng)）和磁場(chǎng)（B）方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力的大�。篎 = BIL（最大）
兩種特例：即F = ILB(I⊥B)和F = 0(I∥B)。
一般情況：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線(xiàn)成θ角時(shí)，有F = ILBsinθ
【注意】在推導(dǎo)公式時(shí)，要讓學(xué)生明確兩點(diǎn)：一是矢量的正交分解體現(xiàn)兩個(gè)分量與原的矢量是等效替代的關(guān)系，二是從特殊到一般的歸納的思維方法。（具體推導(dǎo)見(jiàn)P97）
還應(yīng)該注意的是：盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得的，但兩者的物理意義卻
有不同。①公式B=F/IL是根據(jù)放置于給定磁場(chǎng)中的給定點(diǎn)上的檢驗(yàn)電流(電流元)受力情況，確定這一位置的磁場(chǎng)的性質(zhì)，它對(duì)任何磁場(chǎng)中的任何點(diǎn)都是適用的。②公式F=ILB則是在已知磁場(chǎng)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導(dǎo)線(xiàn)的受力情況，在中學(xué)階段，它只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。教師應(yīng)該給學(xué)生指出：物理公式在作數(shù)學(xué)的等價(jià)變形時(shí)，其物理意義和適用范圍將會(huì)發(fā)生變化。這是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題時(shí)所要引起注意的問(wèn)題，但卻往往被人們所忽視。
應(yīng)該提醒學(xué)生注意安培力與庫(kù)侖力的區(qū)別。電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)受到的庫(kù)侖力是一定的，方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)方向要么相同，要么相反。而電流在磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力，與電流在磁場(chǎng)中放置的方向有關(guān)，電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大，等于BIL，一般情況下的安培力大于零，小于BIL，方向與磁場(chǎng)方向垂直。
3、磁電式電流表
（1）電流表的組成及磁場(chǎng)分布
請(qǐng)同學(xué)們閱讀，讓學(xué)生先看清楚磁鐵、鋁框、線(xiàn)圈、螺旋彈簧、極靴、指針、鐵質(zhì)圓柱等構(gòu)，了解它們之中哪些是固定的，哪些是可動(dòng)的。然后回答.：電流表主要由哪幾部分組成的？
數(shù)分鐘后，教師出示實(shí)物投影并演示---圖1
［學(xué)生答］電流表由永久磁鐵、鐵芯、線(xiàn)圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤(pán)等六部分組成.
電流表的組成：永久磁鐵、鐵芯、線(xiàn)圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤(pán).（最基本的是磁鐵和線(xiàn)圈）
教師提示注意：a、鐵芯、線(xiàn)圈和指針是一個(gè)整體；b、蹄形磁鐵內(nèi)置軟鐵是為了（和鐵芯一起）造就輻向磁場(chǎng)；c、觀(guān)察——鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)螺旋彈簧會(huì)形變。
［實(shí)物投影本圖2］
［問(wèn)題］電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？
［教師講解］電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的.
［問(wèn)題］什么是均勻輻向分布呢？
［教師進(jìn)一步講解］所謂均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)都通過(guò)鐵芯的中心，不管線(xiàn)圈處于什么位置，線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)之間的夾角都是零度.該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.
（2）電流表的工作原理-------引導(dǎo)學(xué)生弄清楚以下幾點(diǎn)：（并請(qǐng)學(xué)生自己歸納P98）
①線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的?
②線(xiàn)圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？
③為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說(shuō)明被測(cè)電流的強(qiáng)弱?
④如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向確定電路上電流的方向?
⑤使用時(shí)要特別注意什么?
（三）對(duì)本節(jié)要點(diǎn)做簡(jiǎn)要小結(jié).
（四）鞏固新：1、復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容
2、做一做（P98）
3、完成“問(wèn)題與練習(xí)”2、4練習(xí)，3作業(yè)。
第五節(jié)、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用（1時(shí)）
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.
2、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程.
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功.
5、了解電視顯像管的工作原理
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)觀(guān)察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀(guān)與宏觀(guān))，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過(guò)思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀(guān)察、分析、推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法。讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：1.利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向.
2.掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))，是本的重點(diǎn)
難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功.
2.洛倫茲力方向的判斷.
三、教具：電子射線(xiàn)管、高壓電、磁鐵、多媒體
四、教學(xué)過(guò)程：
（一）復(fù)習(xí)引入
前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面思考兩個(gè)問(wèn)題：
1.如圖判定安培力的方向（讓學(xué)生上黑板做）
若已知上圖中：B=4.0×10-2 T，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大��？
［學(xué)生解答］
解：F=BIL=4×10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N
答：導(dǎo)線(xiàn)受的安培力大小為4×10-3 N.
2.什么是電流？
［學(xué)生答］電荷的定向移動(dòng)形成電流.
［教師講述］磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，我們會(huì)想到：這個(gè)力可能是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀(guān)表現(xiàn).
［演示實(shí)驗(yàn)］觀(guān)察磁場(chǎng)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（100頁(yè)圖3。5--1）
［教師］說(shuō)明電子射線(xiàn)管的原理：
說(shuō)明陰極射線(xiàn)是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用在陰極射線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。
［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線(xiàn)管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。學(xué)生用左手定則判斷電子束彎曲方向。
［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用.------引出新
（二）新講解
1、洛倫茲力的方向和大小
（1）、洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力.
通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn).
【說(shuō)明】可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通電的導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。
［過(guò)渡語(yǔ)］運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，那么洛倫茲力的方向如何判斷呢？
［問(wèn)題］如圖
（2）判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏希覉D安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳拢?br>②.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）
③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.）
④.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）
（2）、洛倫茲力方向的判斷——左手定則
伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向.
【要使學(xué)生明確】：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。
［投影出示練習(xí)題］----“問(wèn)題與練習(xí)”1
（2）試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向.
［學(xué)生解答］
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
（3）、洛倫茲力的大小
現(xiàn)在我們研究一下洛倫茲力的大小. 通過(guò)“思考與討論”，推導(dǎo)公式F=qvBsinθ時(shí)，應(yīng)先建立物理模型(教材圖3．5—3)，再循序漸進(jìn)有條理地推導(dǎo)，這一個(gè)過(guò)程可放手讓學(xué)生完成，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。
也可以通過(guò)下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。
設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)，橫截面積為S，導(dǎo)線(xiàn)每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中.
［問(wèn)題］這段導(dǎo)線(xiàn)中電流I的微觀(guān)表達(dá)式是多少？讓學(xué)生推導(dǎo)后回答。
［學(xué)生答］I的微觀(guān)表達(dá)式為I=nqSv
［問(wèn)題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學(xué)生答］F安=BIL
［問(wèn)題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？
［學(xué)生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS.
［問(wèn)題］每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？
［學(xué)生答］安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)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 F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB
洛倫茲力的計(jì)算公式
（1）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)（v┴B） F = qvB
（2）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成θ時(shí)（v∥B） F = qvBsinθ
上兩式各量的單位：
F為牛（N），q為庫(kù)倫（C）， v為米/秒（m/s）, B為特斯拉（T）
最后，通過(guò)“思考與討論”，說(shuō)明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子總是不做功的。
2．像管的工作原理
（1）原理 ：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理
（2）構(gòu)造 ：由電子槍?zhuān)帢O）、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用102頁(yè)）
在條允許的情況下，可以讓學(xué)生觀(guān)察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說(shuō)明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。
再通過(guò)“思考與討論”（ 103頁(yè)），讓學(xué)生弄清相關(guān)問(wèn)題。進(jìn)而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。
最后讓學(xué)生回憶 “示波管的原理”，通過(guò)對(duì)比看看二者的差異。
（三）對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié)
（四）鞏固新 （1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容
（2）完成“問(wèn)題與練習(xí)” 4、5練習(xí)，3作業(yè)
第六節(jié)、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（2時(shí)+1練習(xí)）
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、理解洛倫茲力對(duì)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(shí)，粒子在勻磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
3、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)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(guò)程與方法
通過(guò)綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）中的問(wèn)題.
培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
通過(guò)對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會(huì)科技的創(chuàng)新歷程。
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用分析有關(guān)問(wèn)題.
難點(diǎn)：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
2.綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的問(wèn)題.
三、教具：洛倫茲力演示儀、感應(yīng)線(xiàn)圈、電、多媒體等
四、教學(xué)過(guò)程：
（一）復(fù)習(xí)引入
［問(wèn)題1］什么是洛倫茲力？［磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力］
［問(wèn)題2］帶電粒子在磁場(chǎng)中是否一定受洛倫茲力？［不一定，洛倫茲力的計(jì)算公式為F=qvBsinθ，θ為電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角，當(dāng)θ=90°時(shí)，F(xiàn)=qvB;當(dāng)θ=0°時(shí)，F(xiàn)=0.］
［問(wèn)題3］帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)呢？今天我們學(xué)習(xí)——帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、質(zhì)譜儀.
（二）新講解---第六節(jié)、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
【演示】先介紹洛倫茲力演示儀的工作原理，由電子槍發(fā)出的電子射線(xiàn)可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸氣發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。后進(jìn)行實(shí)驗(yàn).（并說(shuō)明相關(guān)問(wèn)題104-105頁(yè)）
教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn).
［實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象］在暗室中可以清楚地看到，在沒(méi)有磁場(chǎng)作用時(shí)，電子的徑跡是直線(xiàn)；在管外加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)（這個(gè)磁場(chǎng)是由兩個(gè)平行的通電環(huán)形線(xiàn)圈產(chǎn)生的），電子的徑跡變彎曲成圓形.
［教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論］
當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力及運(yùn)動(dòng)情況分析（動(dòng)態(tài)）.
一是要明確所研究的物理現(xiàn)象的條----在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。二是分析帶電粒子的受力情況，用左手定則明確帶電粒子初速度與所受到的洛倫茲力在同一平面內(nèi)，所以只可能做平面運(yùn)動(dòng)。三是洛倫茲力不對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子做功，它的速率不變，同時(shí)洛倫茲力的大小也不變。四是根據(jù)牛頓第二定律，洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生加速度(向心加速度)
［出示投影］
①.電子受到怎樣的力的作用？這個(gè)力和電子的速度的關(guān)系是怎樣的？（電子受到垂直于速度方向的洛倫茲力的作用.）
②.洛倫茲力對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)有什么作用？（.洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大�。�
③.有沒(méi)有其他力作用使電子離開(kāi)磁場(chǎng)方向垂直的平面？（沒(méi)有力作用使電子離開(kāi)磁場(chǎng)方向垂直的平面）
④.洛倫茲力做功嗎？（洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功）
1．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
（1）、運(yùn)動(dòng)軌跡：沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，粒子在垂直磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此洛倫茲力不做功.
【注意】帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供。
通過(guò)“思考與討論”（ 105頁(yè)），使學(xué)生理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，的軌道半徑r和周期T與粒子所帶電量、質(zhì)量、粒子的速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度有什么關(guān)系。
［出示投影］
一為帶電量q，質(zhì)量為m ,速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其半徑r和周期T為多大？
［問(wèn)題1］什么力給帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力？［洛倫茲力給帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力］
［問(wèn)題2］向心力的計(jì)算公式是什么？［F=mv2/r］
［教師推導(dǎo)］粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F=m 是由粒子所受的洛倫茲力提供的，所以 qvB=mv2/ r由此得出r= T= 可得T=
（2）、軌道半徑和周期
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑及周期公式.
1、軌道半徑r = 2、周期T =2πm/ qB
【說(shuō)明】：
（1）軌道半徑和粒子的運(yùn)動(dòng)速率成正比.
（2）帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān).
【討論】：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中如果帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向不和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，它的運(yùn)動(dòng)軌道是什么樣的曲線(xiàn)？
分析：當(dāng)帶電粒子的速度分別為垂直于B的分量v1和平行于B的分量v2，因?yàn)関1和B垂直，受到洛倫茲力qv1B，此力使粒子q在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，v1和B平行，不受洛倫茲力，故粒子在沿B方向上做勻速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)是一等距螺旋運(yùn)動(dòng).
再用洛倫茲力演示儀演示
［出示投影本例題］
如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，最后打到底片D上.
(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。
(2)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。
解：（1）粒子在S1區(qū)做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).由動(dòng)能定理知，粒子在電場(chǎng)中得到的動(dòng)能等于電場(chǎng)對(duì)它所做的功，即
由此可得v= .
（2）粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由粒子所受的洛倫茲力提供，即qvB=m
所以粒子的軌道半徑為 r=mv/qB=
［教師講解］r和進(jìn)入磁場(chǎng)的速度無(wú)關(guān)，進(jìn)入同一磁場(chǎng)時(shí)，r∝ ，而且這些個(gè)量中，u、B、r可以直接測(cè)量，那么，我們可以用裝置測(cè)量比荷或算出質(zhì)量。
例題在處理上，可以讓學(xué)生自己處理，教師引導(dǎo)總結(jié)。為了加深對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解，可以補(bǔ)充例題和適量的練習(xí)。注意：在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，如何確定圓心、畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、半徑及圓心角，找出幾何關(guān)系是解題的關(guān)鍵。
例題給我們展示的是一種十分精密的儀器------質(zhì)譜儀
補(bǔ)充例題: 如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力），從A點(diǎn)以速度v0垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出，已知∠AOB=120°，求該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
分析：首先通過(guò)已知條找到 所對(duì)應(yīng)的圓心O′，畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡并畫(huà)出幾何圖形。
解：設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及幾何圖形如圖所示。
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，
有qvB=mv2/R ①
由幾何關(guān)系有：R = r tan60º ②
粒子的運(yùn)動(dòng)周期T =2πR/v0 ③
由圖可知θ=60°，得電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t = T/6 ④
聯(lián)立以上各式解得：t= rπ/3v0
（3）、質(zhì)譜儀
閱讀及例題，回答以下問(wèn)題：
1.試述質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu).
2.試述質(zhì)譜儀的工作原理.
3.什么是同位素？
4.質(zhì)譜儀最初是由誰(shuí)設(shè)計(jì)的？
5.試述質(zhì)譜儀的主要用途.
閱讀后學(xué)生回答：
1.質(zhì)譜儀由靜電加速極、速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、顯示屏等組成.
2.電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，它們進(jìn)入磁場(chǎng)后將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線(xiàn)狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線(xiàn)，每一條對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線(xiàn)的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量.
3.質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱(chēng)為同位素.
4.質(zhì)譜儀最初是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計(jì).
5.質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具.---
----（1時(shí)）
【過(guò)渡語(yǔ)】先從研究物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的需要出發(fā)提出怎樣大量產(chǎn)生高能帶電粒子的問(wèn)題，從而引出早期使用的加速器——靜電加速器
2．回旋加速器
（1）直線(xiàn)加速器
①加速原理：利用加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電的粒子動(dòng)能增加，即qU =ΔEk
②直線(xiàn)加速器的多級(jí)加速：教材圖3．6—5所示的是多級(jí)加速裝置的原理圖，由動(dòng)能定理可知，帶電粒子經(jīng)N級(jí)的電場(chǎng)加速后增加的動(dòng)能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）
③直線(xiàn)加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線(xiàn)加速器受到一定的限制。
（2）回旋加速器
①由美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明。
②其結(jié)構(gòu)教材圖3．6—6所示。核心部為兩個(gè)D形盒（加勻強(qiáng)磁場(chǎng)）和其間的夾縫（加交變電場(chǎng)）
③加速原理：通過(guò)“思考與討論”讓學(xué)生自己分析出帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式T = 2πm/q B，明確帶電粒子的周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無(wú)關(guān)，從而理解回旋加速器的原理。
在學(xué)生思考之后，可作如下的解釋?zhuān)喝绻渌蛩?q、m、B)不變，則當(dāng)速率v加大時(shí)，由r=mv/qB得知圓運(yùn)動(dòng)半徑將與v成正比例地增大，因而圓運(yùn)動(dòng)周長(zhǎng) 也將與v成正比例地增大，因此運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間(周期)仍將保持原值。
最后提到了回旋加速器的效能(可將帶電粒子加速，使其動(dòng)能達(dá)到25 eV～30 eV)，為狹義相對(duì)論埋下了伏筆。
老師再進(jìn)一步歸納各部的作用：（如圖）
磁場(chǎng)的作用：交變電場(chǎng)以某一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無(wú)關(guān)，帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)加速。
電場(chǎng)的作用：回旋加速器的的兩個(gè)D形盒之間的夾縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩個(gè)D形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被加速。
交變電壓的作用：為保證交變電場(chǎng)每次經(jīng)過(guò)夾縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，須在在夾縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓。
帶電粒子經(jīng)加速后的最終能量：（運(yùn)動(dòng)半徑最大為D形盒的半徑R）
由R=mv/qB有 v=qBR/m 所以最終能量為 Em=mv2/2 = q2B2R2/2m
討論：要提高帶電粒子的最終能量，應(yīng)采取什么措施？（可由上式分析）
例：1989年初，我國(guó)投入運(yùn)行的高能粒子回旋加速器可以把電子的能量加速到2.8GeV;若改用直線(xiàn)加速器加速，設(shè)每級(jí)的加速電壓為U =2.0×105V，則需要幾級(jí)加速？
解：設(shè)經(jīng)n級(jí)加速,由neU=E 有 n=E/eU=1.4×104（級(jí)）
（三）對(duì)本節(jié)要點(diǎn)做簡(jiǎn)要小結(jié).
（四）鞏固新：1、復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 2、做一做（P98）
3、完成“問(wèn)題與練習(xí)”2、4練習(xí)，3作業(yè)。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.2rcoc.com/gaoer/37082.html
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