第一章 安培力与洛伦兹力单元教学设计 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（40张PPT）
文档属性
| 名称 | 第一章 安培力与洛伦兹力单元教学设计 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（40张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 5.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-09 08:53:19 | ||
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文档简介
(共40张PPT)
安培力与洛伦兹力 单元教学设计分析
选择性必修 第二册 第一章
一、单元整体概述
二、教学内容要求及课时建议
三、单元内容与核心素养关联分析
四、基于单元结构的教学内容分析
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。
初中：
简单的磁现象（磁体、磁极、磁极间的相互作用）；
用磁感线对磁铁磁场进行描述；
用安培定则（右手螺旋定则）判断电流的磁场方向，地磁场，电动机等知识。
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。
高中物理《必修三》：
磁感应强度
磁通量
电流周围的磁感线
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。本章进一步学习磁场与通电导线、带电粒子之间的相互作用。教材在学生准确地把握相关概念、规律内涵的基础上，尤其注重加强对概念、规律的灵活应用，通过适时地提炼和升华，形成“场”的物理观念，了解研究“场”的性质的方法。为以后电磁感应、电磁波的学习打好基础。
新旧教材章节结构对比
原教材
新教材
选修3-1 磁场
磁现象和磁场
2. 磁感应强度
3. 几种常见的磁场
4. 通电导线在磁场中受到的力
5. 运动电荷在磁场中受到的力
6. 带电粒子在匀强磁场中的运动
必修三 电磁感应与电磁波初步
磁场 磁感线
2. 磁感应强度 磁通量
选择性必修二 安培力与洛伦兹力
磁场对通电导线的作用力
2. 磁场对运动电荷的作用力
3. 带电粒子在匀强磁场中的运动
4. 质谱仪与回旋加速器
磁场的概念、
研究磁场的工具
安培力的方向、大小及应用
洛伦兹力的方向、大小及应用
知 识 框 架
磁场
磁场的描述
磁场的作用
磁感应强度
磁感线
磁通量：Φ=BS
磁场对通电导线的安培力
磁场对运动电荷的洛伦兹力
方向：左手定则
大小：F=BIL
大小：F=qvB
应用：显像管、质谱仪、回旋加速器……
应用：磁电式电流表、电流天平……
大小：B=F/IL
磁场方向：小磁针静止时N极指向
磁体
电流
磁场强弱：疏密B=F/IL
第一单元
第二单元
二 、教学内容要求及课时建议
2017年版高中课程标准
【内容要求】
2.1.1 通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。
2.1.2 通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
2.1.3 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。
利用电流天平等简易装置测量安培力。
了解磁电式电表的结构和工作原理。
观察阴极射线在磁场中的偏转。
了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。
观察通电导线在磁场中的受力。
课时安排建议
机动2课时，总计9课时
内 容 课 时 数
第一单元 第一节 磁场对通电导线的作用力 2
第二单元
第二节 磁场对运动电荷的作用力 2
第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动 2
第四节 质谱仪与回旋加速器 1
三 、单元内容与核心素养关联分析
物 理 观 念
（1）通过对对概念规律之间相互联系的理解，使学生逐步建立“场”的物质观
物 理 观 念
（1）通过对磁场的描述以及安培力、洛伦兹力的学习，使学生逐步建立“场”的物质观
续佩君
电场对电荷有电场力、磁场对电流有安培力，证明了场的客观存在
物 理 观 念
（2）注重加强对概念、规律的灵活应用，将相关核心概念与规律建立联系，通过适时地提炼和升华，形成科学的物理观念。
物 理 观 念
（3）教材从物理发展的角度进行点拨和提升，帮助学生进一步从物理观念的角度学习处理新问题的方法。
科 学 思 维
（1）采用类比的方法在电场的基础上研究磁场，体会研究方法的共通性
丹麦物理学家奥斯特相信，电和磁之间存在某种联系，并开始了不懈的探索。
磁场
电场
类比
磁感应强度
电场强度
电场线
磁感线
电磁场
奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。
——安培
科 学 思 维
（2）从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理，找出规律，最后形成结论
安培力的方向
安培力的大小
科 学 思 维
（2）从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理，找出规律，最后形成结论
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的大小
科 学 探 究
（1）重视实验探究过程，引导学生进行分析与归纳
科 学 探 究
（2）通过一系列引导性的问题激发学生的探究兴趣
教材在每节的篇首以问题的形式引入
科 学 探 究
（2）通过一系列引导性的问题激发学生的探究兴趣
教材以问题串的形式逐层深入展开研究，通过问题串的设置，激发学生学习和研究物理的好奇心与求知欲，让学生在自主解决问题中获得成就感
科学态度与责任
四、基于单元结构的教学内容分析
本单元教学环节分析
单元一—— 磁场对通电导线的作用
实验探究——观察通电导体棒在磁场中运动
定性研究——从实验分析归纳安培力的方向
定量研究——安培力的大小
实际应用——磁电式电流表、电流天平……
问题引入——指出研究方向和研究方法
通过对安培力的学习，使磁场知识前后关联
磁铁
磁铁
电流
磁场
电流
无论导线中的电流还是磁铁，它们的本源都是电荷的运动，上述各种磁现象都可归结为运动着的电荷（即电流）之间通过磁场而发生的相互作用。
启发思考：既然磁场对电流有力的作用，电流又是由电荷的定向运动产生的，那么磁场对运动电荷是否也存在力的作用呢？
单元一—— 磁场对通电导线的作用
2. 弄清安培力的方向与磁感应强度、电流方向的关系
（1）做好实验，探究安培力的方向
探究结论评价：
1. 安培力的方向与电流方向和磁场方向都有关系。
2. 电流方向不变，仅改变磁场方向，安培力的方向会发生变化；
磁场方向不变，仅改变电流方向，安培力的方向会发生变化。
若电流方向和磁场方向同时改变，安培力方向不变。
三者方向存在着特定关系，找到规律。
单元一—— 磁场对通电导线的作用
2. 弄清安培力的方向与磁感应强度、电流方向的关系
（2）通过系列训练使学生能看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图。
单元一—— 磁场对通电导线的作用
3. 安培力的应用
磁电式电流表
指针转过的角度与电流的大小成正比
单元一—— 磁场对通电导线的作用
3. 安培力的应用
电 动 机
通电后线框受力转动；换向器使转向不变
单元一—— 磁场对通电导线的作用
R
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
俯视图
单元二——磁场对运动电荷的作用
本单元教学环节分析
实验探究——观察阴极射线管中电子在磁场中的偏转
定性研究——从安培力方向入手研究洛伦兹力的方向
定量研究——从安培力的大小和电流的微观解释推导洛伦兹力的大小
分析讨论——在实验的基础上分析带电粒子在磁场中的圆周运动
实际应用——显像管、质谱仪、回旋加速器……
问题引入——指出研究方向和研究方法
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
（1）洛伦兹力的方向
I
F安
F安
+
v
+
v
+
v
+
v
+
v
+
v
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
课后安排了判断洛伦兹力方向的练习，建议补充负电荷受力的判断
-q
-q
-q
-q
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
（2）洛伦兹力的大小
单元二——磁场对运动电荷的作用
2.做好实验，增强学生的感受
（1） 阴极射线管
阴极射线管内为真空，感应圈产生的高压加在阴极射线管的两端，高速电子流由阴极射向阳极，管内的荧光板上涂有荧光物质，电子打到荧光板上是荧光物质发光，显示电子的运动轨迹。
单元二——磁场对运动电荷的作用
（2）洛伦兹力演示仪
2.做好实验，增强学生的感受
（前后各一个）
电子束径迹
单元二——磁场对运动电荷的作用
3.洛伦兹力的应用
（1）电视机的显像管
原理：电子束在磁场中偏转。
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。
R
r
第2节 磁场对运动电荷的作用力
（2）质谱仪
单元二
3.洛伦兹力的应用
（3）回旋加速器
复习与提高B组
单元二——磁场对运动电荷的作用
3.洛伦兹力的应用
（4）速度选择器
（5）磁流体发电机
第二节“磁场对运动电荷的作用力”练习与应用
第2节 磁场对运动电荷的作用力
单元二
3.洛伦兹力的应用
第五章“传感器”中介绍了霍尔元件的原理和应用
第二章“电磁感应”习题中分析电磁流量计的原理和应用
安培力与洛伦兹力 单元教学设计分析
选择性必修 第二册 第一章
一、单元整体概述
二、教学内容要求及课时建议
三、单元内容与核心素养关联分析
四、基于单元结构的教学内容分析
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。
初中：
简单的磁现象（磁体、磁极、磁极间的相互作用）；
用磁感线对磁铁磁场进行描述；
用安培定则（右手螺旋定则）判断电流的磁场方向，地磁场，电动机等知识。
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。
高中物理《必修三》：
磁感应强度
磁通量
电流周围的磁感线
一、单 元 整 体 概 述
磁场和电场都是电磁学的核心内容。本章进一步学习磁场与通电导线、带电粒子之间的相互作用。教材在学生准确地把握相关概念、规律内涵的基础上，尤其注重加强对概念、规律的灵活应用，通过适时地提炼和升华，形成“场”的物理观念，了解研究“场”的性质的方法。为以后电磁感应、电磁波的学习打好基础。
新旧教材章节结构对比
原教材
新教材
选修3-1 磁场
磁现象和磁场
2. 磁感应强度
3. 几种常见的磁场
4. 通电导线在磁场中受到的力
5. 运动电荷在磁场中受到的力
6. 带电粒子在匀强磁场中的运动
必修三 电磁感应与电磁波初步
磁场 磁感线
2. 磁感应强度 磁通量
选择性必修二 安培力与洛伦兹力
磁场对通电导线的作用力
2. 磁场对运动电荷的作用力
3. 带电粒子在匀强磁场中的运动
4. 质谱仪与回旋加速器
磁场的概念、
研究磁场的工具
安培力的方向、大小及应用
洛伦兹力的方向、大小及应用
知 识 框 架
磁场
磁场的描述
磁场的作用
磁感应强度
磁感线
磁通量：Φ=BS
磁场对通电导线的安培力
磁场对运动电荷的洛伦兹力
方向：左手定则
大小：F=BIL
大小：F=qvB
应用：显像管、质谱仪、回旋加速器……
应用：磁电式电流表、电流天平……
大小：B=F/IL
磁场方向：小磁针静止时N极指向
磁体
电流
磁场强弱：疏密B=F/IL
第一单元
第二单元
二 、教学内容要求及课时建议
2017年版高中课程标准
【内容要求】
2.1.1 通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。
2.1.2 通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
2.1.3 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。
利用电流天平等简易装置测量安培力。
了解磁电式电表的结构和工作原理。
观察阴极射线在磁场中的偏转。
了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。
观察通电导线在磁场中的受力。
课时安排建议
机动2课时，总计9课时
内 容 课 时 数
第一单元 第一节 磁场对通电导线的作用力 2
第二单元
第二节 磁场对运动电荷的作用力 2
第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动 2
第四节 质谱仪与回旋加速器 1
三 、单元内容与核心素养关联分析
物 理 观 念
（1）通过对对概念规律之间相互联系的理解，使学生逐步建立“场”的物质观
物 理 观 念
（1）通过对磁场的描述以及安培力、洛伦兹力的学习，使学生逐步建立“场”的物质观
续佩君
电场对电荷有电场力、磁场对电流有安培力，证明了场的客观存在
物 理 观 念
（2）注重加强对概念、规律的灵活应用，将相关核心概念与规律建立联系，通过适时地提炼和升华，形成科学的物理观念。
物 理 观 念
（3）教材从物理发展的角度进行点拨和提升，帮助学生进一步从物理观念的角度学习处理新问题的方法。
科 学 思 维
（1）采用类比的方法在电场的基础上研究磁场，体会研究方法的共通性
丹麦物理学家奥斯特相信，电和磁之间存在某种联系，并开始了不懈的探索。
磁场
电场
类比
磁感应强度
电场强度
电场线
磁感线
电磁场
奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。
——安培
科 学 思 维
（2）从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理，找出规律，最后形成结论
安培力的方向
安培力的大小
科 学 思 维
（2）从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理，找出规律，最后形成结论
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的大小
科 学 探 究
（1）重视实验探究过程，引导学生进行分析与归纳
科 学 探 究
（2）通过一系列引导性的问题激发学生的探究兴趣
教材在每节的篇首以问题的形式引入
科 学 探 究
（2）通过一系列引导性的问题激发学生的探究兴趣
教材以问题串的形式逐层深入展开研究，通过问题串的设置，激发学生学习和研究物理的好奇心与求知欲，让学生在自主解决问题中获得成就感
科学态度与责任
四、基于单元结构的教学内容分析
本单元教学环节分析
单元一—— 磁场对通电导线的作用
实验探究——观察通电导体棒在磁场中运动
定性研究——从实验分析归纳安培力的方向
定量研究——安培力的大小
实际应用——磁电式电流表、电流天平……
问题引入——指出研究方向和研究方法
通过对安培力的学习，使磁场知识前后关联
磁铁
磁铁
电流
磁场
电流
无论导线中的电流还是磁铁，它们的本源都是电荷的运动，上述各种磁现象都可归结为运动着的电荷（即电流）之间通过磁场而发生的相互作用。
启发思考：既然磁场对电流有力的作用，电流又是由电荷的定向运动产生的，那么磁场对运动电荷是否也存在力的作用呢？
单元一—— 磁场对通电导线的作用
2. 弄清安培力的方向与磁感应强度、电流方向的关系
（1）做好实验，探究安培力的方向
探究结论评价：
1. 安培力的方向与电流方向和磁场方向都有关系。
2. 电流方向不变，仅改变磁场方向，安培力的方向会发生变化；
磁场方向不变，仅改变电流方向，安培力的方向会发生变化。
若电流方向和磁场方向同时改变，安培力方向不变。
三者方向存在着特定关系，找到规律。
单元一—— 磁场对通电导线的作用
2. 弄清安培力的方向与磁感应强度、电流方向的关系
（2）通过系列训练使学生能看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图。
单元一—— 磁场对通电导线的作用
3. 安培力的应用
磁电式电流表
指针转过的角度与电流的大小成正比
单元一—— 磁场对通电导线的作用
3. 安培力的应用
电 动 机
通电后线框受力转动；换向器使转向不变
单元一—— 磁场对通电导线的作用
R
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
俯视图
单元二——磁场对运动电荷的作用
本单元教学环节分析
实验探究——观察阴极射线管中电子在磁场中的偏转
定性研究——从安培力方向入手研究洛伦兹力的方向
定量研究——从安培力的大小和电流的微观解释推导洛伦兹力的大小
分析讨论——在实验的基础上分析带电粒子在磁场中的圆周运动
实际应用——显像管、质谱仪、回旋加速器……
问题引入——指出研究方向和研究方法
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
（1）洛伦兹力的方向
I
F安
F安
+
v
+
v
+
v
+
v
+
v
+
v
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
课后安排了判断洛伦兹力方向的练习，建议补充负电荷受力的判断
-q
-q
-q
-q
单元二——磁场对运动电荷的作用
1.注重与安培力的联系，对洛伦兹力的方向、大小的理论探究
（2）洛伦兹力的大小
单元二——磁场对运动电荷的作用
2.做好实验，增强学生的感受
（1） 阴极射线管
阴极射线管内为真空，感应圈产生的高压加在阴极射线管的两端，高速电子流由阴极射向阳极，管内的荧光板上涂有荧光物质，电子打到荧光板上是荧光物质发光，显示电子的运动轨迹。
单元二——磁场对运动电荷的作用
（2）洛伦兹力演示仪
2.做好实验，增强学生的感受
（前后各一个）
电子束径迹
单元二——磁场对运动电荷的作用
3.洛伦兹力的应用
（1）电视机的显像管
原理：电子束在磁场中偏转。
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。
R
r
第2节 磁场对运动电荷的作用力
（2）质谱仪
单元二
3.洛伦兹力的应用
（3）回旋加速器
复习与提高B组
单元二——磁场对运动电荷的作用
3.洛伦兹力的应用
（4）速度选择器
（5）磁流体发电机
第二节“磁场对运动电荷的作用力”练习与应用
第2节 磁场对运动电荷的作用力
单元二
3.洛伦兹力的应用
第五章“传感器”中介绍了霍尔元件的原理和应用
第二章“电磁感应”习题中分析电磁流量计的原理和应用