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磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的.知道地球具有磁性。
（二）過程與方法
利用類比法、實(shí)驗(yàn)法、比較法使學(xué)生通過對(duì)磁場(chǎng)的客觀認(rèn)識(shí)去理解磁場(chǎng)的客觀實(shí)在性。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過類比的學(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、小磁針若干、投影儀
四、過程：
（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，引入新
［問題］初中學(xué)過磁體有幾個(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.
［問題］兩個(gè)不直接接觸的磁極之間是通過什么發(fā)生相互作用的？［學(xué)生答］磁場(chǎng).
［過渡語］磁場(chǎng)我們?cè)诔踔芯陀兴私猓瑥慕裉煳覀円由钊氲貙W(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）通過介紹人們對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過程和我國古代對(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、磁帶、磁卡、門吸、電動(dòng)機(jī)、電流表)形象生動(dòng)地認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象。
【板書】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）介紹人類認(rèn)識(shí)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的過程。
（2）演示奧斯特實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生直觀認(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)線的磁場(chǎng)的教學(xué)埋下伏筆，也可以留下問題讓學(xué)生思考。
了解電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程，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(打開了電磁學(xué)的大門)，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.（與電荷類比）
【板書2】電流的磁效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體周圍存在磁場(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，類比于庫侖力和電場(chǎng)，形成磁場(chǎng)的概念，應(yīng)說明磁場(chǎng)雖然看不見、摸不著，但是和電場(chǎng)一樣都是客觀存在的一種物質(zhì)，我們可以通過磁場(chǎng)對(duì)磁體或電流的作用而認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)。
【板書1】磁場(chǎng)的概念：磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)（看不見摸不著，是物質(zhì)存在的一種特殊形式）。
【板書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)，說明小磁針靜止時(shí)為什么會(huì)指向地理的南北極。
【板書1】地球是一個(gè)巨大的磁體，地球周圍存在磁場(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。
地磁體周圍的磁場(chǎng)分布情況和條形磁鐵周圍的磁場(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）過程與方法
通過觀察、類比（與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類比）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
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)，通過與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類比和演示實(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、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？ （緊接著教師提問以下問題.）
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
過渡語：今天我們用相類似的方法學(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】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
過渡語：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，說明磁場(chǎng)有強(qiáng)弱。
【演示2】探究影響通電導(dǎo)線受力的因素（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)線的長度不變，改變電流的大小②保持電流不變，改變通電導(dǎo)線的長度。讓學(xué)生觀察導(dǎo)線受力情況。
【板書1】精確實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線受力（磁場(chǎng)力）大小
寫成等式為：F = BIL ①
式中B為比例系數(shù)。
注意：①B與導(dǎo)線的長度和電流的大小無關(guān)②在不同的磁場(chǎng)中B的值不同（即使同樣的電流導(dǎo)線的受力也不樣）
再用類比電場(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，所受的力（安培力）F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。符號(hào)：B
說明：如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。其中，I和導(dǎo)線長度L的乘積IL稱電流元。
（2）定義式： ②
（3）單位：在國際單位制中是特斯特，簡(jiǎn)稱特，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)。換句話說，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)說明F是指通電導(dǎo)線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)說明對(duì)于確定的磁場(chǎng)中某一位置說，B并不因探測(cè)電流和線段長短（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，它的電流強(qiáng)度是2.5 A，導(dǎo)線長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。
2．知道幾種常見的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）及磁感線分布的情況
3．會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向。
4．知道安培分子電流假說，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）過程與方法
通過實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手（運(yùn)用安培定則）、類比的方法加深對(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
1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、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電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(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、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、投影儀、展示臺(tái)、學(xué)生電
四、教學(xué)過程：
（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)可以用磁感線形象地描述.----- 引入新
（老師）類比電場(chǎng)線可以很好地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，同樣，也可以用磁感線描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向
（二）新講解
【板書】1．磁感線
（1）磁感線的定義
在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線叫做磁感線。
（2）特點(diǎn)：
A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極.
B、每條磁感線都是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交。
C、磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
D、磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀，加深對(duì)磁感線的認(rèn)識(shí)。同時(shí)與電場(chǎng)線加以類比。
【注意】①磁場(chǎng)中并沒有磁感線客觀存在，而是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而假想的。
②區(qū)別電場(chǎng)線和磁感線的不同之處：電場(chǎng)線是不閉合的，而磁感線則是閉合曲線。
2．幾種常見的磁場(chǎng)
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、通電環(huán)形電流、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)各自的磁感線的分布情況(磁感線的走向及疏密分布)。
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（圖3）、通電環(huán)形電流（圖4）、通電螺線管以及地磁場(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)周圍磁感線的分布情況（圖1、圖2）
（2）電流的磁場(chǎng)與安培定則
①直線電流周圍的磁場(chǎng)
在引導(dǎo)學(xué)生分析歸納的基礎(chǔ)上得出
○直線電流周圍的磁感線：是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上.（圖3）
○直線電流的方向和磁感線方向之間的關(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，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：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直（圖4）。
［教師引導(dǎo)學(xué)生得］
○環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(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)線中心軸線上磁感線的方向.
③通電螺線管的磁場(chǎng).
○通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線：和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極；內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線（圖5）
○通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則判定：用右手握住螺線管，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管的北極（螺線管內(nèi)部磁感線的方向）.
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)，幾種常見磁場(chǎng)的磁感線的分布是一個(gè)非常基本的內(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
（1）安培分子電流假說（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；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）安培假說能夠解釋的一些問題
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。舉生活中的例子說明，比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【說明】“假說”，是用說明某種現(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程中，“假說”，常常起著很重要的作用，它是在一定的觀察、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就是在奧斯特的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，經(jīng)過思維發(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)的磁感線是一些間隔相同的平行直線。
（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)平行線圈(亥姆霍茲線圈)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與線圈面積S的乘積，叫穿過這個(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，可舉特例說明。
（3）單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，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，所以在螺線管內(nèi)部磁感線方向由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)鍵是要分清螺線管內(nèi)、外部磁感線的分布.
2.如圖所示，當(dāng)線圈中通以電流時(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)針方向.
（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“問題與練習(xí)”1--4
第四節(jié) 、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力（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)問題.
2、會(huì)用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題. 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）過程與方法
通過演示、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
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、鐵架臺(tái)、滑動(dòng)變阻器、多媒體。
四、教學(xué)過程：
（一）復(fù)習(xí)引入
讓學(xué)生回憶在在第二節(jié)中通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力大小與什么因素有關(guān)。
過渡：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，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面.（P96圖3。4-1）
如何判斷安培力的方向呢？
人們通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出通電導(dǎo)線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，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向．（如圖）。
【說明】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)不一定垂直穿過手心，只要不從手背傳過就行。
*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)線受到的安培力是右邊的通電導(dǎo)線所產(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（電流為I、導(dǎo)線長為L）和磁場(chǎng)（B）方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受的安培力的大小：F = 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)解決物理問題時(shí)所要引起注意的問題，但卻往往被人們所忽視。
應(yīng)該提醒學(xué)生注意安培力與庫侖力的區(qū)別。電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)受到的庫侖力是一定的，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、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤等六部分組成.
電流表的組成：永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤.（最基本的是磁鐵和線圈）
教師提示注意：a、鐵芯、線圈和指針是一個(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，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線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線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的?
②線圈為什么不一直轉(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）過程與方法
通過觀察，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(微觀與宏觀)，洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷。通過思考與討論，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
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、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：電子射線管、高壓電、磁鐵、多媒體
四、教學(xué)過程：
（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)線長L=10 cm，I=1 A.求：導(dǎo)線所受的安培力大小？
［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)電荷上的力的宏觀表現(xiàn).
［演示實(shí)驗(yàn)］觀察磁場(chǎng)陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（100頁圖3。5--1）
［教師］說明電子射線管的原理：
說明陰極射線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周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。
［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線管，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)線在磁場(chǎng)中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).
【說明】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)線沒有作用力，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。
［過渡語］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“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。
也可以通過下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。
設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線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.
［問題］這段導(dǎo)線中電流I的微觀表達(dá)式是多少？讓學(xué)生推導(dǎo)后回答。
［學(xué)生答］I的微觀表達(dá)式為I=nqSv
［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學(xué)生答］F安=BIL
［問題］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為庫倫（C）， v為米/秒（m/s）, B為特斯拉（T）
最后，通過“思考與討論”，說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（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用102頁）
在條允許的情況下，可以讓學(xué)生觀察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說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“思考與討論”（ 103頁），讓學(xué)生弄清相關(guān)問題。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(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
通過對(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)中的問題.
三、教具：洛倫茲力演示儀、感應(yīng)線圈、電、多媒體等
四、教學(xué)過程：
（一）復(fù)習(xí)引入
［問題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).（并說明相關(guān)問題104-105頁）
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，在沒有磁場(chǎng)作用時(shí)，電子的徑跡是直線；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，不改變速度的大小）
③.有沒有其他力作用使電子離開磁場(chǎng)方向垂直的平面？（沒有力作用使電子離開磁場(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“思考與討論”（ 105頁），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？
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方向上做勻速曲線運(yùn)動(dòng)，可見粒子的運(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：在解決這類問題時(shí)，如何確定圓心、畫出粒子的運(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：首先通過已知條找到 所對(duì)應(yīng)的圓心O′，畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡并畫出幾何圖形。
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狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線，每一條對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線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)）
【過渡語】先從研究物質(zhì)微觀結(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直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。
（2）回旋加速器
①由美國物理學(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“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：如果其他因素(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 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“問題與練習(xí)”2、4練習(xí)，3作業(yè)。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.lg566.com/gaoer/37082.html
相關(guān)閱讀：3.1 我們周圍的磁現(xiàn)象、3.2 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng) 學(xué)案（粵教版選修3-1）