教学目标
知识目标
1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,
2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.
能力目标
由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.
情感目标
通过本节教学,培养学生科学研究的方法论思想:即“推理——假设——实验验证”.
教学建议
教材分析
本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向,在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后,让学生深入理解洛伦滋力,学习用左手定则判断洛伦滋力的方向,注意强调:磁场对运动电荷有作用力,磁场对静止电荷却没有作用力.
教法建议
在教学中需要注意教师与学生的互动性,教师先复习导入,通过实验验证洛仑兹力的存在,然后启发指导学生自己推导公式.理解洛仑兹力方向的判定方向,注意与点电荷所受电场大小、方向的区别.具体的建议是:
1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用.
2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式.
教学设计方案
磁场对运动电荷作用
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,
2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.
(二)能力训练点
由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.
(三)德育渗透点
通过本节教学,培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育.
(四)美育渗透点
注意营造师生感情平等交流的氛围,用优美的语音感染学生.在平等自由的审美情境中,使师生的感情达到共鸣,从而培养学生的审美情感.
二、学法引导
1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用。
2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式。
三、重点·难点·疑点及解决办法
1、重点
洛仑兹力的大小和它的方向。
2、难点
用左手定则判断洛仑兹力的方向。
3、疑点
磁场对运动电荷有作用力,磁场对静止电荷却没有作用力。
4、解决办法
引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念,使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。
四、课时安排
1课时
五、教具学具准备
阴极射线发射器,蹄形磁铁。
六、师生互动活动设计
教师先复习导入,通过实验验证洛仑兹力的存在,然后启发指导学生自己推导公式。理解洛仑兹力方向的判定方向,注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。
七、教学步骤
(一)明确目标
(略)
(二)整体感知
本节教学讲述力,首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力,然后由通电导线受磁场力推导出洛仑兹力的大小和方向,重点掌握洛仑兹力的概念。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程
1、理论探索
前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用,若导线无电流,安培力为零。由此我们就会想到:磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现,也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。
2、实验验证
从演示实验中可以观察到:阴极射线(电子流)在磁场中发生偏转,即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用,这一力称为洛仑兹力.
3、洛仑兹力的方向
根据左手定则确定安培力方向的办法,迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向,特别要注意四指应指向正电荷的运动方向;若为负电荷,则四指指向运动的反方向,带电粒子在磁场中运动过程中,洛仑兹力方向始终与运动方向垂直.请同学们思考,洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗?讨论:洛仑兹力对带电粒子是否做功?
4、洛仑兹力的大小
根据通电导线所受安培力的大小,结合导体中电流的微观表达式,让学生推导出:当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小,当带电粒子平行磁场方向运动时,不受洛仑兹力.带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关.
运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用,运动状态会发生变化,其运动方向会发生偏转.高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上,就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向,对地球上的生物起着保护作用.
(四)思维、扩展
本节课我们学习了洛仑兹力的概念.我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时,都不受磁场力的作用,带电粒子垂直磁场运动时,所受洛仑兹力的大小,方向和磁场方向、运动方向互相街.可用左手定则判断(举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向.)
如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时,同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗?
八、布置作业
1、P152(1)(2)(3)
九、板书设计
四、
一、力——洛仑兹力
二、洛仑兹力的方向——左手定则
三、洛仑兹力的大小
1、若∥或
2、若⊥,
四、洛仑兹力的特点
1、洛仑兹力对运动电荷不做功,不会改变电荷运动的速率。
2、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关.
教学目的:
1、复习初中所学有关磁场知识(磁场的作用、磁感线)
2、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的
3、知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线分布情况
4、理解安培定则(左手螺旋定则)
能力目标:通过小组合作研究,培养学生的团结协作能力,观察、分析和综合能力,使学生尝试、了解科学研究的基本方法
重点:通过学生探究,老师讲解,弄清条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管磁感线分布情况
难点:理解安培定则
教学方法:通过学生探究,教师演示实验,多媒体展示,使学生了解各种磁场的磁感线分布情况,理解安培定则
课时数:一课时
教学过程:
一、复习巩固初中已学过磁场的有关知识:
磁铁有N、S两极,同名磁铁相互排斥,异名磁铁相互吸引
磁铁间的相互作用是通过磁场发生的
磁铁在周围空间激发磁场,磁场是一种物质
磁场的强弱,磁场在各点的方向形象地用磁感线来表示
[回顾练习]
用磁感线形象地描述条形磁铁、蹄形磁铁所激发的磁场
[引导回忆]
磁感线有以下特点:
1、磁感线的疏密表示各点磁场强弱,磁感线在某点的切线方向即为该点的磁场的方向,也是小磁针在该点的N极指向
2、磁感线在空中不相交
3、磁铁外部磁感线方向是:N→S
※磁铁内部也有磁场,其磁感线方向:S→N
磁铁内部、外部磁感线条数一样多,磁感线是闭合曲线
二、讲解新课
1、引入新课:磁铁能够激发磁场,使小磁针发生偏转。电和磁有许多相似之处,电流是否能在周围空间激发磁场,使小磁针发生偏转呢?
[探究课题]研究电流周围是否存在磁场
器材:小磁针一个、电池一节、导线一根、橡皮擦一个(自备)
探究方式:分组研究、观察、讨论
现象:通电时,小磁针发生了偏转
[多媒体展示]奥斯特实验
结论:电流能在周围空间激发磁场,并对磁极产生作用
2、讲解磁极对电流的作用
[演示实验]演示磁极对电流的作用
实验器材:电池两个、线圈、蹄形磁铁、电键、导线、铁架台(带铁夹)
现象:通电后,静止的线圈在磁极中发生了摆动
结论:磁极对电流可以产生力的作用(通过磁场)
3、讲解电流和电流的相互作用
[多媒体展示]两条平行直导线,当通以同向或反向电流时,两导线间相互作用
※为了使实验现象更直观,便于观察,两平行直导线用锡箔纸圆筒代替
现象:通以同向电流时,它们相互吸引
通以反向电流时,它们相互排斥
结论:电流和的电流之间可以通过磁场产生相互作用
[小结]磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都可以通过磁场发生相互作用;磁极和电流都可以在周围空间激发磁场。
4、讲解各种磁场的方向、磁感线
初中主要讲解了条形磁铁、蹄形磁铁周围磁场,本节课继续讨论电流激发的磁场,研究电流激发的磁场的磁感线方向和电流方向间关系。
a:直线电流的磁场:
[多媒体展示]进一步分析奥斯特实验
直线电流的磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。
安培定则:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向即为磁感线的环绕方向。
b:环形电流的磁场:
[探究课题]研究环形电流内部、外部磁感线方向和环形电流方向关系。
器材:小磁针一枚、电池一节、导线一根、橡皮擦一个(自备)
探究方式:分组研究、教师引导分析
现象:通电后,小磁针会发生偏转,环形导线内部和外部小磁针偏转方向相反。
安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
c:通电螺线管的磁场:
[多媒体展示]螺线管通电后,螺线管上、中、下部的小磁针偏转情况。
通电螺线管的磁感线和条形磁铁的磁感线类似
外部是从北极出来,进入南极;内部磁感线跟螺线管的轴线平行,方向由南极指向北极
内部、外部磁感线相连,形成环绕电流的闭合曲线
安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
[小结]不仅磁铁可在周围空间激发磁场,电流也可在周围空间激发磁场,电流的方向和磁感线的方向关系用安培定则判断。
三、练习
[讨论]通电螺线管通电后,螺线管长度和通电前相比,有无变化?如何变化?第四节
(一)教学目的
1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关,改变电流方向或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动,是消耗了电能,得到了机械能。
5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。
(二)教具
小型直流电动机一台,学生用电源一台,大蹄形磁铁一块,干电池一节,用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多),两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接),支架(吊铝箔筒用),如课本图12-10的挂图,线圈(参见图12-2),抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程
1.引入新课
--电动机。
--电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。根据物体间力的作用是相互的,电流对磁体施加力时,磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。
2.进行新课
(1)通电导体在磁场里受到力的作用
(参见课本中的图12-9)。用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻,受力后容易运动,以便我们观察。
1:用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路),让学生观察铝箔筒的运动情况,并回答小黑板上的题1:给静止在磁场中的铝箔筒通电时,铝箔筒会_____,这说明_____。
1.通电导体在磁场中受到力的作用。〉
(2)通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关
2:先使电流方向相反,再使磁感线方向相反,让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的题2:保持磁感线方向不变,交换电池两极以改变铝箔筒中电流方向,铝箔筒运动方向会______,这说明______。保持铝箔筒中电流方向不变,交换磁极以改变磁感线方向,铝箔筒运动方向会______,这说明______。
2的结论并板书:〈2.通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。〉
(3)磁场对通电线圈的作用
(磁极用两堆书代替),并出示如课本上图12-10的挂图(此时,图中还没有标出受力方向)。
ab边和cd边都在磁场中,都要受力,因为电流方向相反,所以受力方向也肯定相反。提问:你们想想看,线圈会怎样运动呢?
3:将电动机上的电刷、换向器拆下(实质是线圈)后通过,让学生观察线圈的运动情况。
ab和cd边的受力方向。
3.通电线圈在磁场中受力转动,到平衡位置时静止。〉
(4)讨论
①教材中的"想想议议"。
②小黑板上的题3:通电导体在磁场中受力而运动是消耗了______能,得到了______能。
3.小结:板书的四条结论。
4.作业(思考题):电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而转动的道理工作的。但实际制成电动机时,还有些问题需要我们解决,比如:通电线圈不能连续转动,而实际电动机要能连续转动,这个问题同学们先思考,下节我们研究。
(四)说明
1.受力方向与电流方向和磁感线方向垂直,这一点不能从实验直接得到(因为运动方向并不一定是受力方向),且与后面学习联系不大,本教案没讲这一点。
2.教案最后的思考题是为下节学习作准备。
教学目标
知识目标
1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,
2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.
能力目标
由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.
情感目标
通过本节教学,培养学生科学研究的方法论思想:即“推理——假设——实验验证”.
教学建议
教材分析
本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向,在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后,让学生深入理解洛伦滋力,学习用左手定则判断洛伦滋力的方向,注意强调:磁场对运动电荷有作用力,磁场对静止电荷却没有作用力.
教法建议
在教学中需要注意教师与学生的互动性,教师先复习导入,通过实验验证洛仑兹力的存在,然后启发指导学生自己推导公式.理解洛仑兹力方向的判定方向,注意与点电荷所受电场大小、方向的区别.具体的建议是:
1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用.
2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式.
教学设计方案
磁场对运动电荷作用
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1、知道什么是洛仑兹力,知道电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛仑兹力等于零;电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛仑兹力最大,
2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向.
(二)能力训练点
由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程,培养学生的迁移能力.
(三)德育渗透点
通过本节教学,培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育.
(四)美育渗透点
注意营造师生感情平等交流的氛围,用优美的语音感染学生.在平等自由的审美情境中,使师生的感情达到共鸣,从而培养学生的审美情感.
二、学法引导
1、教师通过演示实验法引入,复习提问法导出公式,类比电场办法掌握公式的应用。
2、学生认真观察实验、思考原因,在教师指导下自己推导,类比理解掌握公式。
三、重点·难点·疑点及解决办法
1、重点
洛仑兹力的大小和它的方向。
2、难点
用左手定则判断洛仑兹力的方向。
3、疑点
磁场对运动电荷有作用力,磁场对静止电荷却没有作用力。
4、解决办法
引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念,使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。
四、课时安排
1课时
五、教具学具准备
阴极射线发射器,蹄形磁铁。
六、师生互动活动设计
教师先复习导入,通过实验验证洛仑兹力的存在,然后启发指导学生自己推导公式。理解洛仑兹力方向的判定方向,注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。
七、教学步骤
(一)明确目标
(略)
(二)整体感知
本节教学讲述力,首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力,然后由通电导线受磁场力推导出洛仑兹力的大小和方向,重点掌握洛仑兹力的概念。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程
1、理论探索
前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用,若导线无电流,安培力为零。由此我们就会想到:磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现,也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。
2、实验验证
从演示实验中可以观察到:阴极射线(电子流)在磁场中发生偏转,即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用,这一力称为洛仑兹力.
3、洛仑兹力的方向
根据左手定则确定安培力方向的办法,迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向,特别要注意四指应指向正电荷的运动方向;若为负电荷,则四指指向运动的反方向,带电粒子在磁场中运动过程中,洛仑兹力方向始终与运动方向垂直.请同学们思考,洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗?讨论:洛仑兹力对带电粒子是否做功?
4、洛仑兹力的大小
根据通电导线所受安培力的大小,结合导体中电流的微观表达式,让学生推导出:当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小,当带电粒子平行磁场方向运动时,不受洛仑兹力.带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关.
运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用,运动状态会发生变化,其运动方向会发生偏转.高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上,就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向,对地球上的生物起着保护作用.
(四)思维、扩展
本节课我们学习了洛仑兹力的概念.我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时,都不受磁场力的作用,带电粒子垂直磁场运动时,所受洛仑兹力的大小,方向和磁场方向、运动方向互相街.可用左手定则判断(举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向.)
如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时,同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗?
八、布置作业
1、P152(1)(2)(3)
九、板书设计
四、
一、力——洛仑兹力
二、洛仑兹力的方向——左手定则
三、洛仑兹力的大小
1、若∥或
2、若⊥,
四、洛仑兹力的特点
1、洛仑兹力对运动电荷不做功,不会改变电荷运动的速率。
2、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关.
教学目标
知识目标
1、知道两种电荷,知道正负电荷的规定,知道电荷以及单位;
2、定性了解两种电荷之间的作用规律;
3、掌握库仑定律的内容及其应用;
能力目标
1、通过对演示实验的观察概括出两种电荷之间的作用规律,培养学生观察、总结的能力;
2、知道人类对电荷间相互作用认识的历史过程,理解电荷的物理模型.
情感目标
渗透物理方法的教育,运用理想化模型的研究方法,突出主要因素、忽略次要因素,抽象出物理模型——点电荷,研究真空中静止点电荷互相作用力问题.
教学建议
重点难点分析
1、重点是使学生掌握真空中点电荷间作用力的大小的计算及方向的判定——库仑定律.
2、真空中点电荷作用力为一对相互作用力,遵从牛顿第三定律,是本节难点.
教法建议
一、讲述电荷有关概念的教法建议
1、在学生初中学习的基础上,可以通过演示实验,或者动画媒体播放复习并巩固电荷的有关知识;
2、在讲述时,要讲解要简洁、准确,突出主要概念,同时,节省时间给学生自己来学习.
3、由于电荷的不可观测性,讲解时,可以多利用媒体帮助学生对电荷的相互作用的理解和电荷物理模型的建立.
4、讲解点电荷时,可以对照质点的概念进行讲解.
二、关于库仑定律的教法建议
本节内容的核心是库仑定律,他是静电学的第一个实验定律,是定量描述点电荷间的相互作用的关系的规律,是学习电场强度的基础.
1、对于电荷之间相互作用力的定量规律,可以让学生先有一个定性的概念,可以通过实验让同学观察讨论并总结.
2、对于库仑定律需要强调的是:
(1)、书中的库仑定律仅适用于计算在真空中两个点电荷的相互作用力,在干燥的空气中也近似成立,而在其它电介质中使用该定律需要增加条件.
(2)由于库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷的相互作用力大小,因此在实验演示、给出点电荷的定义之后直接提出库仑定律;
(3)、库仑定律和万有引力定律之间的相似性可以让同学们通过练习自己认识对比并讨论.
(4)、点电荷的电性有正负之分,但在计算静电力的大小时,可用所带电量的绝对值进行计算.根据电荷之间的电荷异同来判断是吸引力还是斥力.
(5)、在两点电荷之间距离接近为零时,由于两个点电荷已经失去了点电荷的前提条件,因此不能根据库仑定律得到库伦力无穷大的结论.
(6)、当一个点电荷受到多个点电荷的作用,可以根据力的独立作用原理进行力的合成分解并进行矢量运算.
3、对比万有引力常量测定的卡文迪许扭称实验,说明库仑扭称实验的原理,介绍库仑.帮助学生理解本节知识.
第一节
教学过程
一、新课引入
课题引入可以通过几个小实验让学生观察基本的电现象,下面提供几个小实验以供参考:
演示1:取两片吹塑纸,将一片放在可以灵活转动的支座上,用另一片靠近它,让学生观察有什么现象,然后用手摩擦这两片吹塑纸,再靠近,让学生观察发生的现象。(不用手摩擦时它们没有作用,用手摩擦后它们互相排斥)
演示2:将一张薄纸,卷成筒状,将下端撕开成流苏状,用摩擦好的塑料制品去接触,发现流苏开始振动,象一只会跳舞的章鱼;让学生讨论这些现象,运用初中所学来分析;
二、讲授新课
关于这部分教学,在初中学习的基础上,完全可以由课堂学生自己实验来总结完成。
1、摩擦起电
学生实验1:先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑,看有什么现象?然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒,再靠近碎纸屑看有什么现象?让学生分析两次实验现象的异同;并分析原因。
教师总结:摩擦过的物体性质有了变化,能够吸引轻小物体,我们说此时物体带了电或者说带了电荷。而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。
人类从很早就认识了磁现象和电现象,例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有了带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载,我国古代人民非常善于观察,早在两千多年前的西汉时期就有“玳瑁吸裙”的记载,玳瑁是一种美丽的龟壳,人们在用它作首饰时无意中发现摩擦后的玳瑁会吸引衣服。让学生讨论在日常生活中见过类似的摩擦起电现象,学生举例分析后可以布置课下作业。
2、两种电荷
学生实验2:将学生分组。
实验器材有:
(1)、玻璃棒、橡胶棒各两根;
(2)、毛皮、绸子各两块;
(3)、支架;
为了避免实验中电荷的流失,最好两名同学同时进行操作,
实验过程:
(1)、两位同学同时都用绸子摩擦玻璃棒,使它带电,将一根放在支座上,注意:要记住哪端带电,不要用手摸带电的一端,用另一根玻璃棒的带电端靠近这根玻璃棒的带电端,观察发生的现象;
(2)、用毛皮摩擦橡胶棒,重做刚才的实验;
(3)、用绸子摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒,做刚才的实验。
将实验结果记录下来;教师通过媒体动画可控再现实验现象,并将学生观察到的实验结论总结,引导学生分析这些实验现象中能发现什么?
教师总结:在历史上,人们用各种各样的材料做了大量的实验,人们发现带电物体凡是跟绸子摩擦过的玻璃棒互相吸引的,必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥;凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的,必定跟绸子摩擦过的玻璃棒互相排斥。就是说物体带的电荷要么跟绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷相同,要么跟毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同,没有第三种可能,自然界中只有这样两种电荷,美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定:绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷,毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷。
3、电荷之间的相互作用:
在先前实验的基础上,讨论电荷之间的作用力与电荷之间距离的关系,可以参考媒体资源中:电荷之间距离与电量、电荷之间作用力的定性关系的媒体动画,定性介绍三个物理量之间的关系,在给出点电荷的定义之后直接引出库仑定律的内容。给出库伦定律的公式:讲解中的注意事项参考“有关库伦定律的教学建议”。
三、典型例题讲解:
四、课堂小结:
1、电荷之间相互作用规律:同性相斥,异性相吸,大小用库仑定律来计算。
2、点电荷作用力为一对相互作用力,遵循牛顿第三定律。
3、库仑定律的适用条件:真空中静止点电荷间的相互作用力(均匀带电体间、均匀带电球壳间也可)。
教学目标
知识目标
1、了解什么是激光和激光的特性.
2、了解激光的应用.
能力目标
培养自主学习能力
情感目标
通过组织学生从不同的媒体中学习有关激光的知识同时,让学生了解我国的科学事业,培养学生的爱国热情.
教学建议
本节内容可以作为阅读材料,指导学生自学,教师采取多种方式安排教学活动,以提高学生的学习兴趣,比如:组织学生观看有关激光的科技电影片,发动学生收集相关材料,组织阅读、参观等均可.以锻炼学生的自主学习能力.
让学生通过学习了解以下两点:
1、激光与自然光的区别
激光与自然光比较,具有以下几个重要特点:
(1)普通光源发出的是混合光,激光的频率单一.因此激光相干性非常好,颜色特别纯,
(2)激光束的平行度和方向性非常好.
(3)激光的强度特别大,亮度很高.
2、激光的重要应用
激光的应用非常多,发展前景非常广阔,目前的重要应用有:光纤通信、精确测距、目标跟踪、激光光盘、激光致热切割、激光核聚变等等.
教学设计示例
关于本节内容,可以作为阅读材料,指导学生自学,在自学的时候,可以让学生思考如下几个问题:
1、究竟什么是激光呢?
2、激光是如何产生的?
3、激光都有那些特性和用途呢?
通过有关视频资料加深学生对激光的了解(可以参考媒体资料)。
探究活动
查阅有关激光的资料(激光器的种类,应用等)
教学目标
(一)知识目标
1、知道光的干涉现象,了解相干条件,知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系;
2、知道薄膜干涉是如何产生的,了解薄膜干涉的现象及技术上的应用。
(二)能力目标
通过观察实验现象,与以前学过的机械波的干涉进行类比,培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力。
教学建议
光的干涉是本章的重点之一.讲解前先引导学生回忆机械波的有关内容.
在光的干涉的教学中,一个值得注意的问题是相干条件的讲述(有关内容可以参见扩展资料).相对于机械波--比较容易的获得连续振动的波源、满足相干波的条件,两个独立光源发出的光,即使是频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在),也不能保持恒定的相差.考虑到学生的知识基础和接受水平,讲解中可以不提出相干光的概念,只强调利用单孔双缝使得一束光成了两个振动情况总是相同的波源,这同机械波中提到的振源的振动步调相同的要求是一致的.
做好演示实验.让学生通过观察白光的双缝干涉和单色光的双缝干涉加深知识的理解.
双缝干涉的教学虽不要求定量讨论,但是在讲条纹间距与波长的关系时,要让学生知道公式中每一项的意义,配合彩图让学生将白光、单色光的干涉图样的特点记住.并要知道不同色光具有不同的频率,光的频率只由光源决定而与介质无关.在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比,这个关系是应该让学生知道的.知道了这一点,学生才能理解不同色光具有不同的频率和波长.
薄膜干涉的教学,可以结合实验、演示来进行,只要求学生初步认识这种现象,不必做进一步的分析.除了肥皂膜的干涉外,两片玻璃之间的空气膜的干涉、浮在水面上的油膜的干涉,都可以让学生观察.如果有牛顿环的实验装置,也可以让学生观察.
关于光的干涉在技术上的应用,教材中举了用干涉法检查平面和增透膜的例子.对此只要求学生初步了解其原理,可不再补充.
关于演示实验的教学建议
(1)演示实验可以用激光光学演示仪、实验时使激光束的行进方向正对学生的观察方向,用毛玻璃屏接收干涉条纹.让光屏到双缝的距离保持一定(L不变),让光束通过不同间距(d)的双缝,可观察到屏上的条纹间距不同,d大的条纹间距窄,保持d不变,使双缝到屏的距离增大,则条纹间距变宽.
(2)学生实验用双缝干涉仪测光的波长.实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一滤光片(红、绿均可),让双缝对准光源且双缝平行于灯丝,这样通过双缝的为单色光.然后调节双缝的卡脚,即可在筒内带有刻波的光屏上得到单色光的干涉条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹,从屏上的刻度读出他们的间距之和,求出相邻两条纹的间距:,
由
可以求出
d在双缝上已标出,L从仪器上可得到,为测量到的值,即可求出,本实验除了测波长,还可以让学生用其观察白光的干涉条纹(不加滤光片,直接观察灯丝发出的光),在屏上可看到彩色条纹
(3)薄膜干涉可采用随堂实验.用生物实验用的盖玻片、酒精灯、食盐.将少许食盐撒在酒精灯的灯芯上点燃,然后将盖玻片置于火焰后方,用眼睛从前面着盖玻片即可看到明、暗相间的条纹
(4)用激光演示仪加牛顿圈配件可以在屏上得到牛顿环
教学设计示例
(-)引入新课
通过机械波的干涉和衍射现象产生的条件和现象引入光的干涉和衍射
(二)教学过程(需要重点强调的主要知识点)
1、实现新旧知识迁移是掌握双缝干涉的关键
干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观察到光的干涉现象和衍射现象,才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的知识:
A、两列波彼此相遇后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播;
B、在两列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和;
C、频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉;
D、要得到稳定的干涉图样,两个波源必须是相干波源
2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.
由于物质发光的特殊性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中,光从单缝射到双缝上,形成了两个振动情况总是相同的相干光源,它们在光屏上叠加就出现干涉图样.
上述思维过程,不仅能顺利地掌握双缝干涉,同时为研究薄膜干涉打好了基础
(1)双缝干涉
两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.
在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.
A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.
B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.
C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同,所以其它各级亮纹是彩色的.
(2)薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.
A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.
B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.
C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)
3、光的衍射
光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象.
A、白光通过小孔或单缝时,屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹,它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时,屏上出现明暗相间的衍射条纹.
B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹,实际上是干涉的结果,说明光的干涉和衍射现象有密切关系.
C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同,产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和其它各级亮纹的宽度基本相等,而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同,中央亮纹的宽度差不多是其它各级亮纹宽度的两倍.
D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同,前者由光的叠加产生的,后者由光的折射产生的.
探究活动
1、查阅资料:有关光的干涉的内容
2、实验:观察薄膜干涉和牛顿环
3、了解等厚干涉和等倾干涉.
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