全国课大赛一等奖高中物理新课标教材选修三《磁场对运动电荷的作用力》获奖教学设计+教学反思

人教版选修3-1第三章磁场第5节

《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计

【教学目标】

1、知识与技能：

（1）认识洛伦兹力的产生条件，掌握洛伦兹力方向的判断方法-左手定则;

（2）会推导洛伦兹力的大小，能够计算洛伦兹力的大小

（3）会解释生活中的一些现象

2、过程与方法

（1）通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力

（2）通过推导洛伦兹力的公式，培养学生为逻辑推理能力

（3）学生通过实验观察，加深对研究方法的认识与理解。

（4）培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理能力

3、情感态度与价值观：

（1）在研究物理问题中体会物理研究的思想。

（2）体会物理与生活，物理与自然的联系

（3）能用质疑的眼光看问题

（4）体会交流与合作。

【教学重点、难点】

重点：洛伦兹力方向和大小。

难点：洛伦兹力计算公式的理论推导过程。

【实验器材】

阴极射线管、多媒体投影、亥姆霍兹线圈、磁铁、高压感应圈

【教学方法】

讲授法、实验法、讨论法，理论探究法

教学过程

一

学

节教师活动学生活动备注

一

“原天地之美而达万物之

理”，很高兴能有机会跟大家一

观察视频，思考问题，

起继续探索电与磁的世界。其实学生对宇

极光我们本身就处在一个大磁场中，宙的秘密比较

引它每天都在保护着我们免受太向往，通过极光

入阳的伤害。的短片，吸引学

展示视频：走进地球磁场生的注意力，激

弓导（边看边解说）起疑问，引发思

i猜测一：磁场对运动

猜想设问：同学们，地球的磁场考，从而引入课

电荷有力的作用？

为什么能改变这些带电粒子的题。

运动方向，使它们只到达两极，

从而形成美丽的极光？

谜底就藏在今天我们的课题

里面。

（打出课题：运动电荷在磁

场中受到的力）

磁场对运动电荷真的有作用

力吗？为了解开这个谜团，今天

老师带来了一位特殊的朋友，这

就是阴极射线管：

（阴极射线管是现代电视机显像管的原

型，由它引发了现代扫描技术的开发与发

展。）

把感应线圈的高压加到阴极

射线管上。在阴极就会发出阴极

射线，飞向阳极。

介绍阴极射线管：

（1）怎么显示微观粒子的轨

迹

通过实脸

知新（2）里面高速运动的带电粒

来验证猜想，使

子是电子学生：观察现象

学生经历探究

同学们可以看到现在展现在

过程。

我们面前的是一束高速运动的

电子流,。

学生：讨论，交流，

回答：在阴极射线管

设问：同学们现在看至J了运的周围加一个磁场。

动电子的轨迹，是一条直线。请（用磁铁）

同学们设想一下，如何验证我们

的猜想？

观察现象：当条形磁

师：请同学自己上来试试看。双铁靠近阴极射线管时

察实验现象。电子束弯曲，越靠近

（强调注意安全）弯曲程度越大。（不

同方向加磁场，弯曲

的方向不同，不同磁

2

实验结论：运动电荷在磁场中受极靠近，弯曲的方向

到的力------洛伦兹力。不同）

（洛伦兹，荷兰物理学家，1902年的时候

获诺贝尔物理学奖，正是他首次对此进行

了研究，并得出相关结论，为了纪念这位学生总结：磁场的确

科学家，我们把磁场对运动电荷的作用力对运动电荷存在作用

命名为洛伦兹力。）力

同其他力一样，洛伦兹力同样也

有三个要素：大小、方向和作用

点。接下来我们来研究它的方向

和大小。

在我们研究洛伦兹力的方向之

前，我们还需要做点准备工作。让学生了

著名物理学家费曼说过：科学解宏观研究与

是一种方法。微观研究相结

演示：磁场中通电导体的受合的科学方法。

力。观察现象，回忆安培培养学生猜想、

磁场对电流有力的作用-称力知识。推理和分析能

为安培力，力

如果电流方向和磁场方向，左手定则。

我们能否用具体的方法判断安

培力的方向？说说看。体现物理是以

探究洛（讲述左手定则的内容）实验为基础的

伦兹力学科，科学实验

的方向设问：同学们，电流又是如何形回答：大量自由电是揭示自然规

成的呢？荷的定向移动。律的重要方法

和手段。培养学

师：大量微观电荷的集体定向移生科学研究最

动形成电流，在宏观上就受到安（学生讨论）基本的思维方

培力的作用，.而从微观层面来法：分析推理一

说，运动的电荷只受到洛伦兹力方向应该相同。一猜想——实

的作用。请同学们猜测下，这两脸验证彳寸

者的方向有什么关系呢？出结论。

师：好，同学们请看，如果外加回答：受力方向，向

一垂直向里的磁场你能判断这下。（向上）

3

运动电子的受力方向吗？试试

看。

师：你判断方法是？回答：左手定则

师：那四指的指向表示什么？回答：左手定则，磁

场穿过掌心，四指指

向正电荷运动方向

（负电荷运动反方

向），大拇指所指的

方向即为洛伦兹力的

方向。

演示：加垂直向里的磁场，向下

弯曲。

师：非常好，实验验证了我们的

推断，请同学们鼓掌给予表扬。

师：安培力是洛伦兹力的宏观

表现，洛伦兹力是安培力的微观

本质。

师：安培力与洛伦兹力的这种关

系打个比方，犹如：一瓶书的重

力是每页纸重力的宏观表现，每

页纸的重力是这本书重力的微

观解释。

我们来总结下左手定则的应用。投影PPT

安培力垂直与B、I面，则洛

伦兹力垂直与B、V面。

师：纸上得来终觉浅，绝知此事

要躬行。在迎接新的挑战之前，

我们先来巩固下左手定则的知

识。

4

习题训练；

"»MB*F

<二卜一丁T

y.：丁1

CMXK总

演示：带电粒子平行于磁场方向

时不受力。

判断:V//B时不受洛

俗瑞-}]

由安培力可以知道，I

与B平行的时候不受

力。

师：同学们接下来要迎接挑战

了，我们继续用研究安培力的方

法来研究洛伦兹力的大小。

师：同学们请看，这是一段垂直

磁场放置的通电导线，假设定向回答：大小均相等。这是本课的难

移动的是正电荷，速度均为Vo点，在推理过程

请大家判断一下，这些正电荷所中，渗透宏观世

受的洛伦兹力大小有什么关界与微观世界

系？的联系，以及解

X4TCM5M决物理问题的

______________■_______________H

♦a一种思想（通过

M设置一些中间

M量，最后将其消

ru,掉得出我们所

师：这些电荷所受洛伦兹力的宏答：是安培力。需要的结论）。

观表现是什么？

师:假设这段导体内有N个电荷，F女二NF；a

则段导体所受安培力和每个电

荷所受洛伦兹力之间有什么关

系？

师：这段导线所受安培力是

F安二BIL

学生自主研究：寻找

师：那我们是否能从宏观的安培宏观安培力和微观洛

5

力，推导微观的洛伦兹力的表达伦兹力的关系。

式。己知条件已经打出。

问题情景：设有一段长为Z,横学生自主推导。

截面积为S的直导线，其单位体F安二BIL

积内自由电荷数为每个自由>Q/t

电荷的电荷量为0自由电荷定Q=nsvtq

向移动的速率为Ko匀强磁场的L=vt

磁感应强度为BF安/N=F洛

F»=qvB

N=nsvt

巡视学生推导情况并进行根

据实际情况，进行个别指导点评

学生的成果，并进一步引导学生

分析结论。

师:F洛二qvB强调条件B±v师生共同总结

师：F洛二0条件B〃v

学生在练习的过程中

得到洛伦兹力的一般

设置练习：v与B不垂直的表达式。

时候。训练学生的发散思维。

某带电粒子的电量为g,以速

率/射入〃的匀强磁场中，若粒回答：仿照安培力的

子速度方向与磁场方向夹角为处理方式，把速度进

0,试求洛伦兹力大小和方向？行分解处理。

洛伦兹力的方向垂直

纸面向里。

回答：洛伦兹力的方

向垂直于B、V面，

师：F洛二qvBsin。强调条件B向里。

与v成。角

PPT演示V与B的夹角变化。

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教师总结：

本节课我们学习了一种新的

力一一洛伦兹力，一种磁场对运总结本节课所

学生

动电荷产生的力。采用了一-种方学，更多应关注

课堂

法一一由宏观安培力到微观洛思想、方法的介

收获

伦兹力的分析。实验研究与理论绍。

推导完美结合。

师：同学们，其实洛伦兹力离我

们的生活并不遥远。下面我们来

看看洛伦兹力的应用吧。

大屏幕示波器

教师介绍：电视显像管的工作原

洛伦理。

兹力使学生体会理

的实师：水平的磁场可以控制粒子上论与实际的紧

际应下的偏转，竖直方向的磁场可以密联系。培养学

芹利控制粒子左右偏转。这就是早先生的兴趣。

电视机的基本原理。

学生会运用洛伦兹力

解释极光现象解释极光现象。

设置问题学生课外研究：

1、如果一个带电粒子垂直磁场

方向射入匀强磁场中，不计粒子

重力，这个粒子将做什么运动？拓宽学生

课外直线运动？曲线运动？匀速圆的知识面，为下

学生课外查资料

探究周运动？一节课留下伏

笔。

（质疑洛伦兹力的结果是否真

正成立，下一节课将用实验验

证）

2.洛伦兹力还有哪些应用，请你

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找到实例，分析说明。

板书设计

3.5磁场对运动电荷的作用力

一、洛伦兹力

洛伦兹力安培力

磁场运动电荷电流

q、vI、L

微观本质宏观表现

二、洛伦兹力的方向

方向：左手定则方向：左手定则

卜洛_LB、v面F安J_B、1面

三、洛伦兹力的大小

F洛=qvBB±vF式二ILBBXI

F洛二0B//v%=0B〃I

F3二qvBsin0B与v成0F安二ILBqvBsinOB与I成0

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评优课教学心得一运动电荷在磁场中受到

的力

一直以为蜕变需要经过如炼狱般灼热的考验，其实在我看

来，更像是一种温暖的自由。从蛹到茧，再到成蝶，每一步

既艰难又扎实，带着温暖的关怀，走向自由翱翔的蓝天。评

优课已经落幕了，回首这段时间感触颇深。

一节好课的标准是什么，教师要呈现给学生的是知识？思

想？方法？如何来呈现，如何实现学生目标的达成，如何来

检测学生的所学？在教学设计的过程中一直在困扰着我。如

何在一节课上把这些都自然，完美的统一，变成学生的内化,

就要求自己对教学内容的内涵，外延，应该非常清晰和了解。

在教学过程中通过教学环节的设计把这些悄悄地教给学生，

则教学设计就显得尤为重要。

一、结果为过程

按照教材和大纲的要求，本节课学生只要会用左手定则

来判断洛伦兹力的方向，会用F=qVB来计算洛伦兹力的大小

就已经达到了教学目的，教材上有些知识内容没有介绍推理

过程，是直接给出的。为了让学生成为教学活动的主体，为

此，在这节课的教学设计中，我改“讲”为“学”，把教学

目标的重点由学习具体的物理知识变为探索知识的过程,教

材直接给出了洛伦兹力用左手定则来判断，在处理这部分内

容时，我以判断安培力的左手定则为切入点，启发学生去分

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析探索实验、去发现总结规律，由电流的方向与正电荷的定

向移动方向相同，得出运动电荷所受洛伦兹力的方向也可用

左手定则来判断这