一、全章说明
概述
这一章在初中有关知识的基础上,更深入地讲述磁场知识及其应用.磁场知识同前面讲过的电场知识一样,是电磁学的核心内容.通过本章教学,不但应使学生加深对磁场概念的认识,掌握磁感强度的概念,掌握安培力和洛伦兹力以及带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律,而且应该使学生进一步认识研究场性质的方法.
本章的内容,特别是对磁场性质的定量描述,是以后学习电磁学知识的基础.本章的内容按照这样的线索展开:磁场的性质→磁场性质的定量描述→磁场对电流和运动电荷的作用→安培力和洛伦兹力的应用.这样安排知识,体现较合理的知识结构,符合学生的学习规律.
这一章分析、推理及推导的内容较多.例如,分析得出电和磁的统一性;分析引出磁感强度的概念;由安培力公式导出洛伦兹力公式;由洛伦兹力导出带电粒子在匀强磁场中的运动规律等.在这些分析、推导过程中,运用的知识比较综合.这在一定程度上增加了教材的难度,但也正是通过克服这些困难,不断提高学生的分析、推理和推导能力.发展他们综合运用知识的能力.这是本章的一个特点.
教材在安培力和洛伦兹力部分给出了电流方向与磁场方向不垂直时的安培力公式和电荷运动方向与磁场方向不垂直时的洛伦兹力公式,并且配有相应的练习题.目的是为了让学生对安培力和洛伦兹力有一个较全面的认识.但教学的重点仍应该放在电流方向或电荷运动方向与磁场方向垂直的情况.
单元划分
本章可分为四个单元:
第一单元:第一节,在复习初中有关磁场知识的基础上,讲述磁场现象和磁现象的电本质.
第二单元:第二节和第三节,讲述磁场的性质及其描述.磁场具有强弱和方向.磁场的这种性质可以用磁感线定性描述,也可以用磁感强度进行定量描述.这是本章的基础知识,也是教学的重点.
第三单元:第四节和第五节,讲述安培力及其应用.安培力是本章的重点内容之一,电流表的工作原理是选学内容.
第四单元:第六节至第八节,讲述洛伦兹力及其应用.洛伦兹力也是本章的重点内容之一.带电粒子的圆周运动是利用洛伦兹力来控制带电粒子运动的一个特例,也是学习回旋加速器原理的预备知识.
具体说明
1第一节归纳初中有关磁场的知识,引导学生对磁场有一个较全面的认识,在此基础上讲述磁现象的电本质.本教材把磁场和磁现象的电本质综合在一节来讲,以便使内容更加紧凑.
2为了叙述知识的完整性,教材第一节在分析推理的基础上,引入了电流与电流之间的相互作用.在第四节的练习三中加入一练习题,让学生在学过磁场对电流的作用之后,再次思考这一现象,加深理解.
3“磁性材料”以阅读材料的形式出现,在学生能够理解的前提下,加以充实,以扩展知识面.
4考虑到磁场方向和磁感线的性质和地位,教材把它列为独立的一节——第二节,和侧重讲磁场大小的第三节相并列.这样磁场的方向和大小分在两节中讲,把教学的重点分散在不同节中,以便于教师处理.
5 第三节中引入磁感强度B仍沿用过去教材的讲法,即用一段通电直导线作为探测物体,由它受的安培力定义磁感强度.用一段有限长度的通电直导线来显示磁力作用,只能反映出某一区域内安培力的平均效应,很难反映出磁场中各点的磁感强度的差别.但考虑到,利用其他方法,如带电粒子法、通电线圈法、电流元法等,引入B比较抽象,不如利用通电直导线直观,演示也方便.所以教材在引入B的问题上仍采用了过去教材的讲法.怎样引入B是一个值得深入探讨的问题,希望老师们创造更好的经验.
6教材第四节讲述磁场对电流的作用——安培力.这是学习电流表的工作原理和推导洛伦兹力公式的基础知识,而且安培力在生产实践中有很重要的应用.因此要求学生切实学好本节内容.教材从磁感强度的定义式出发,得出电流方向跟磁场方向垂直时安培力的公式F=IlB.为了使学生对安培力有一个较全面的认识,教材还给出了一般情况下安培力的公式F=IlBsinθ.这个公式不是直接给出的,而是经过分析推理给出的,旨在开阔学生的思路,培养他们的思维能力.但不要求用公式F=IlBsinθ进行复杂的计算.
7教材第五节讲述电流表的工作原理.简单介绍了电流表的基本结构,重点讲述原理.目的在于使学生了解安培力是如何在电流表中得到应用的,以培养他们运用所学知识解决实际问题的意识和能力.
8教材第六节讲述洛伦兹力.洛伦兹力同安培力一样,在实际中有广泛应用.教材根据“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向运动形成的”这两个事实, 提出磁场对运动电荷有作用力的设想,然后用实验来验证,在此基础上引入洛伦兹力的概念.这样处理,有利于培养学生的逻辑推理能力,同时为从安培力公式导出洛伦兹力公式做了铺垫.
教材从F=IlBsinθ导出了f=qvBsinθ,然后给出f=qvB的特殊情况.教学的重点应放在f=qvB上.
9一般情况下,带电粒子在磁场中的运动比较复杂.第五节讨论带电粒子的初速度方向和磁场方向垂直的情况.这是一种特例,但这种情况在现代科技中有广泛的应用. 教材先通过实验告诉学生粒子的运动轨迹是圆形,然后提出问题,引导学生思考,接下来通过分析推理解释实验结果.这样处理有助于调动学生思考问题的积极性.
10教材第六节主要介绍回旋加速器的原理,是选学内容.本节适当加入了直线加速器的知识,并对两种类型的加速器加以评述,以开阔学生的思路.