课程课堂教学设计 课题名称 带电粒子与载流导线在磁场中所受的力以及运动 授课学时 2学时 课程 大学物理(2) 设计者 陈芝 使用散材 普通高等教育“十一五”国家级规划教材《物理学教程》（第二版）下册，马 文瓣周雨青解希顺编，高等教育出版社。 教学内容 1、带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力。 2、带电粒子在碰场中的运动，并分三种情况讨论。 3、磁聚焦现象。 4、载流导线在磁场中所受的安培力。 5、磁场对载流线圈作用的力矩，并分三种情况讨论载流线圈在磁场中的转动。 教学目标 一、专业能力：培养学生的物理思维和物理研究方法、严谨求实的物理科学态度 以及开拓创新的物理探素精神，以提高学生的物理综合科学素养。 二、方法能力： 1,掌握并巩固的微元法，用以求解最一般情况下的物理量。 2、掌握并巩困利用右手螺旋定则确定叉乘的方向。 3、掌握取爽角的特殊值分情况讨论的方法， 三、知识与技能： 1、掌握洛伦兹力公式，能够应用该公式计算出带电粒子在磁场中所受的洛伦磁力 的大小，并能够利用右手螺旋定则确定洛伦兹力的方向 2、能够分三种情况讨论带电粒子在磁场中的运动，掌握带电拉子在磁场中运动的 回旋半径、回旋周期与螺距公式。 3、了解磁聚焦现象。 4、掌握安培定律，能够应用该公式计算出载流导线在磁场中所受的安培力的大小， 并能够利用右手螺旋定则确定安培力的方向。 5、理解磁场对载流线圈作用的力矩，并能够分三种情况讨论载流线圈在磁场中的 的转动。 四、过程与方法：在探素带电粒子与置导线在磁场中所受的力的过程中，体会分
课程课堂教学设计 课题名称 带电粒子与载流导线在磁场中所受的力以及运动 授课学时 2 学时 课程 大学物理（2） 设计者 陈芝 使用教材 普通高等教育“十一五”国家级规划教材《物理学教程》（第二版）下册，马 文蔚 周雨青 解希顺编，高等教育出版社。 教学内容 1、带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力。 2、带电粒子在磁场中的运动，并分三种情况讨论。 3、磁聚焦现象。 4、载流导线在磁场中所受的安培力。 5、磁场对载流线圈作用的力矩，并分三种情况讨论载流线圈在磁场中的转动。 教学目标 一、专业能力：培养学生的物理思维和物理研究方法、严谨求实的物理科学态度 以及开拓创新的物理探索精神，以提高学生的物理综合科学素养。 二、方法能力： 1、掌握并巩固的微元法，用以求解最一般情况下的物理量。 2、掌握并巩固利用右手螺旋定则确定叉乘的方向。 3、掌握取夹角的特殊值分情况讨论的方法。 三、知识与技能： 1、掌握洛伦兹力公式，能够应用该公式计算出带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力 的大小，并能够利用右手螺旋定则确定洛伦兹力的方向。 2、能够分三种情况讨论带电粒子在磁场中的运动，掌握带电粒子在磁场中运动的 回旋半径、回旋周期与螺距公式。 3、了解磁聚焦现象。 4、掌握安培定律，能够应用该公式计算出载流导线在磁场中所受的安培力的大小， 并能够利用右手螺旋定则确定安培力的方向。 5、理解磁场对载流线圈作用的力矩，并能够分三种情况讨论载流线圈在磁场中的 的转动。 四、过程与方法：在探索带电粒子与载流导线在磁场中所受的力的过程中，体会分
析问愿的方法，理解公式的推导，并在理解的基础上牢记公式。 五、情感态度与价值观： 1、通过引导学生积极思考，动手演示，徽发学生的学习兴趣。 2、培养学生的归纳总结能力和应用意识。 3、在运用物理知识解答问题的活动中获取成功的体验，建立学习的自信心。 教材分析 本节课的内容是教材的§11.7和多11.8，这两节是第11章恒定的磁场的重要 章节，学习之前必须有前面章节知识的基础，必须理解并掌握磁场的性质与磁感 应强度的求解，本两节在该基础上进一步研究在磁场中所受的力以及运动，它在 教材中处于非常重要的地位。 学情分析 学生在中学物理中就学过洛伦蕊力和安培力以及在力的作用下的运动，并且是 教学和考试的重点。学生对本次课的内容比较熟悉并具有一定的基础，但是中学学 习的是很特殊的情况，而大学学习的是最一般的情况，这就要求学生掌握大学物理 中最基本最普道的方法一微元法，也要求学生具备基本的微积分数学的运算能力， 然而这两种方法恰恰是学生的薄弱环节。这两种学习方法是贯穿整个大学物理的教 学中的，只有通过反复的讲解与练习达到掌握的目的 教学重点难点 教学重点：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力与运动：载流导线在磁场中所受 的安培力。 教学难点：非均匀磁场中成任意形状的载流导线所受的安培力的计算。 教学策略选择 课型 √口新授课口练习课口实险（实践）课口复习课口讲评计 整习内容星现方 式 ,口基于主题的口基于案例的口基于问题的口基于项目的 教学模式 口传递接受模式√口探究发现模式口问题解决模式口自主体验模式 学习活动方式 口集体化学习口个别化学习√口合作式学习口协作式学习 教学环境 √口普通敦室口多媒体教室口网路教室口移动网络教室口自定义 教学过程设计
析问题的方法，理解公式的推导，并在理解的基础上牢记公式。 五、情感态度与价值观： 1、通过引导学生积极思考，动手演示，激发学生的学习兴趣。 2、培养学生的归纳总结能力和应用意识。 3、在运用物理知识解答问题的活动中获取成功的体验，建立学习的自信心。 教材分析 本节课的内容是教材的§11.7 和§11.8，这两节是第 11 章恒定的磁场的重要 章节，学习之前必须有前面章节知识的基础，必须理解并掌握磁场的性质与磁感 应强度的求解，本两节在该基础上进一步研究在磁场中所受的力以及运动，它在 教材中处于非常重要的地位。 学情分析 学生在中学物理中就学过洛伦兹力和安培力以及在力的作用下的运动，并且是 教学和考试的重点。学生对本次课的内容比较熟悉并具有一定的基础，但是中学学 习的是很特殊的情况，而大学学习的是最一般的情况，这就要求学生掌握大学物理 中最基本最普遍的方法—微元法，也要求学生具备基本的微积分数学的运算能力， 然而这两种方法恰恰是学生的薄弱环节。这两种学习方法是贯穿整个大学物理的教 学中的，只有通过反复的讲解与练习达到掌握的目的。 教学重点难点 教学重点：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力与运动；载流导线在磁场中所受 的安培力。 教学难点：非均匀磁场中成任意形状的载流导线所受的安培力的计算。 教学策略选择 课 型 √□新授课 □练习课 □实验(实践)课 □复习课 □讲评课 学习内容呈现方 式 √□基于主题的 □基于案例的 □基于问题的 □基于项目的 教学模式 □传递接受模式 √□探究发现模式□问题解决模式□自主体验模式 学习活动方式 □集体化学习 □个别化学习 √ □合作式学习 □协作式学习 教学环境 √□普通教室 □多媒体教室 □网络教室 □移动网络教室□自定义 教学过程设计
教学媒体 教学 (资源) 环节 教师的活动 学生的活动 设计意图、依据 的作用和运 用 复习上一次课的内容： 1、 磁感应线的特性 2、 磁通量：中-∬西 旧课 目的是复习与巩固 复习 3、高斯定理： 通过任意闭合跟随致师回亿上 黑板板书 上次课的内容，达 (5分 曲面的磁通必为零 次溪的内容 月B=0 温故而知新的口的 钟) 4、安培环路定理： fB:面=%∑n 告知学生F= 学生回答：洛伦 让学生回顺中学学过的 在特殊条件下才成 兹力F=9rB,粒 洛伦兹力公式，以及粒子在 立，引入一般条件 力的作用下的怎样运动 子作匀速圆周运 洛伦兹力应等于到 动 大？运动又怎样？ 新课 意发学生探究欲望 导入 3分 告知学 F=业在特殊条什 学生回答：安增 让学生回顾中学学过的 下才成立，引入一表 力F=BL,我流 安培力公式，以及载流线圈 条件下安培力应 线圈在磁场中转 在破场中的怎样运动 于多大？运动又 动 样？激发学生探充 欲望。 洛伦兹力应为 学生观察，积橱黑板作图并 教师的引导与叶 F=9m×B,大小为 思考，学生参与板书，方向钠， 是学生知识的 F一TB,方向利用右手螺 到教师教学中 用右手演示 成过程，使学生理
教学 环节 教师的活动 学生的活动 教学媒体 (资源) 的作用和运 用 设计意图、依据 旧课 复习 （5 分 钟） 复习上一次课的内容： 1、磁感应线的特性 2、磁通量： = S e B dS 3、高斯定理：通过任意闭合 曲面的磁通必为零 = 0 S B dS 4、安培环路定理： B dl = I内 L 0 跟随教师回忆上 次课的内容 黑板板书 目的是复习与巩固 上次课的内容，达到 温故而知新的目的。 新课 导入 （3 分 钟） 让学生回顾中学学过的 洛伦兹力公式，以及粒子在 力的作用下的怎样运动 学生回答：洛伦 兹力 F = qvB ，粒 子作匀速圆周运 动 告知学生 F = qvB 在特殊条件下才成 立，引入一般条件下 洛伦兹力应等于多 大？运动又怎样？ 激发学生探究欲望。 让学生回顾中学学过的 安培力公式，以及载流线圈 在磁场中的怎样运动 学生回答：安培 力 F = BIL ，载流 线圈在磁场中转 动 告知学生 F = BIL 在特殊条件 下才成立，引入一般 条件下安培力 应等 于多大？运动 又怎 样？激发学生 探究 欲望。 洛伦兹力应为 F qv B = ，大小为 F = qvB ，方向利用右手螺 学生观察，积极 思考，学生参与 到教师教学中 黑板作图并 板书，方向 用右手演示 教师的引导与归 纳，是学生知识的形 成过程，使学生理解
旋定则确定。按日角分三种 去。 教师提问野 并拿握洛伦兹力及 情况讨论粒子的运动。然后 习回答。 其应用。 引入一个应用：磁聚焦. 给出安培定律 学生观察，积极 敦师的引导与归 新课 F=dM×B,大小为 思考，学生参与 凰板作图并纳，是学生知识的 讲授 F=∫BIdl sin0,方向利用右 到教师教学中 板书，方向成过程，使学生理 45分 钟) 手螺旋定则确定。分两种情 去，敦师提问学 用右手演示 并草握安培力及其 况讨论。 习回答 应用。 分析推导磁场对载流线 圈作用的力矩公式学生观察，积极 教师的引导与中 M=。×B=丽×B,大小思考，学生参与 黑板作图并纳，是学生知识的形 M=SsnO,方向利用右 到教师教学中 板书，方向成过程，使学生理料 手螺旋定则确定。按8角分 去，数师提问学 用右手演示 并掌捏载流线圈市 三种情况讨论载流线图的转 习回答， 受力矩及其应用。 动。 选两个学生到黑 讲解教材第105页的两个例 板上来解答例 巩固 题，讲解之前让学生自己先 题，其他学生在 凰板作图并 陈习 通过例题加强对 练习。观察学生能否正确解 下面用草稿纸解 板书，方向 30分 知识的应用与练习， 答，不能的话问题所在？然 答。教师解决时 用右手演示 钟) 后教师讲解 积极思考自己的 问题所在。 课堂 画龙点睛，使 小结 学生观察，与制 对本次课进行归纳总结 生巩固并掌握本冰 (5分 师一起归纳总结 课的重点。 钟) 作业 课后写在作业本 进一步加强利 教材P12511-1811-22 布置 上，下次课上交 知识的应用与练习
新课 讲授 （45 分 钟） 旋定则确定。按 角分三种 情况讨论粒子的运动。然后 引入一个应用：磁聚焦。 去，教师提问学 习回答。 并掌握洛伦兹力及 其应用。 给出安培定律 = L F Idl B ，大小为 F = BIdl sin ，方向利用右 手螺旋定则确定。分两种情 况讨论。 学生观察，积极 思考，学生参与 到教师教学中 去，教师提问学 习回答。 黑板作图并 板书，方向 用右手演示 教师的引导与归 纳，是学生知识的形 成过程，使学生理解 并掌握安培力及其 应用。 分析推导磁场对载流线 圈 作 用 的 力 矩 公 式 M ISen B = = m B ，大小 M = BIS sin ，方向利用右 手螺旋定则确定。按 角分 三种情况讨论载流线圈的转 动。 学生观察，积极 思考，学生参与 到教师教学中 去，教师提问学 习回答。 黑板作图并 板书，方向 用右手演示 教师的引导与归 纳，是学生知识的形 成过程，使学生理解 并掌握载流线 圈所 受力矩及其应用。 巩固 练习 （30 分 钟） 讲解教材第 105 页的两个例 题，讲解之前让学生自己先 练习。观察学生能否正确解 答，不能的话问题所在？然 后教师讲解 选两个学生到黑 板上来解答例 题，其他学生在 下面用草稿纸解 答。教师解决时 积极思考自己的 问题所在。 黑板作图并 板书，方向 用右手演示 通过例题加强对 知识的应用与练习。 课堂 小结 （5 分 钟） 对本次课进行归纳总结 学生观察，与教 师一起归纳总结 画龙点睛，使学 生巩固并掌握 本次 课的重点。 作业 布置 教材 P125 11-18 11-22 课后写在作业本 上，下次课上交 进一步加强对 知识的应用与练习
(2分 以促进知识的保 钟) 和迁移。 板书设计 §11.7带电粒子在磁场中的运动 1、洛伦兹力：F=T×B 大小：F=gvBs血0方向：右手螺旋定则 2、运动讨论： (1)日=0，即了‖B,F=gn×B=0,粒子做匀速直线运动。 (2)8=是，即F⊥店，F=mB,粒子作匀速圆周运动。 回旋半径R。 m 回旋周期T■ q8 qB (3)下与B成任意8角。F=qmB=9m0,粒子做螺旋运动。 螺距所=了- 2m q8 3、磁聚焦 §11,8载流导线在磁场中所受的力 1、安培定律：F=dxB 大小：F=Blsm0方向：右手螺旋定则
（2 分 钟） 以促进知识的 保持 和迁移。 板书设计 §11.7 带电粒子在磁场中的运动 1、洛伦兹力： F qv B = 大小： F = qvB sin 方向：右手螺旋定则 2、运动讨论： （1） = 0 ，即 v ‖ B ， F = qv B = 0 ，粒子做匀速直线运动。 （2） = ，即 v ⊥ B ， F = qvB ，粒子作匀速圆周运动。 回旋半径 qB mv R = 回旋周期 qB m T 2 = （3） v 与 B 成任意 角， F = qv B = qvBsinθ ⊥ ⊥ ，粒子做螺旋运动。 螺距 qB m h T | | | | = = 2 3、磁聚焦 §11.8 载流导线在磁场中所受的力 1、安培定律： = L F Idl B 大小： F = BIdl sin 方向：右手螺旋定则
讨论：(1)均匀磁场，直电流：F=BLsn日 (2)均匀磁场，直电流，B⊥I:F=BL 例1教材P105例1 例1教材P105例2 2、磁场对载流线圈作用的力矩：M■配，×B=前×B 大小：M=BSsm8方向：右手螺旋定则 讨论：(1)0=0，即线圈平面与B垂直，M=0,稳定平衡。 20-受 即线圈平面与B平行，M=BS达最大。 (3)8=刀，M=0,不稳定平衡。当线圈受某一扰动后会偏离此位置，而稳 定在8=0的平衡位置
讨论：（1）均匀磁场，直电流： F = BIL sin （2）均匀磁场，直电流， B ⊥ I ： F = BIL 例 1 教材 P105 例 1 例 1 教材 P105 例 2 2、磁场对载流线圈作用的力矩： M ISen B = =m B 大小： M = BIS sin 方向：右手螺旋定则 讨论：（1） = 0 ，即线圈平面与 B 垂直， M = 0，稳定平衡。 （2） 2 = ，即线圈平面与 B 平行， M = BIS 达最大。 （3） = ， M = 0，不稳定平衡。当线圈受某一扰动后会偏离此位置，而稳 定在 = 0 的平衡位置