全國優(yōu)質(zhì)課大賽一等獎高中物理新課標(biāo)教材選修三《磁場對運動電荷的作用力》獲獎教學(xué)設(shè)計+教學(xué)反思

人教版選修3-1第三章磁場第5節(jié)《運動電荷在磁場中受到的力》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】1、知識與技能：（1）認(rèn)識洛倫茲力的產(chǎn)生條件，掌握洛倫茲力方向的判斷方法-左手定則；（2）會推導(dǎo)洛倫茲力的大小，能夠計算洛倫茲力的大?。?）會解釋生活中的一些現(xiàn)象2、過程與方法（1）通過對安培力微觀本質(zhì)的猜測，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測能力

（2）通過推導(dǎo)洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力

（3）學(xué)生通過實驗觀察，加深對研究方法的認(rèn)識與理解。（4）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、推理能力3、情感態(tài)度與價值觀：（1）在研究物理問題中體會物理研究的思想。（2）體會物理與生活，物理與自然的聯(lián)系（3）能用質(zhì)疑的眼光看問題（4）體會交流與合作。【教學(xué)重點、難點】

重點：洛倫茲力方向和大小。

難點：洛倫茲力計算公式的理論推導(dǎo)過程。

【實驗器材】

陰極射線管、多媒體投影、亥姆霍茲線圈、磁鐵、高壓感應(yīng)圈【教學(xué)方法】

講授法、實驗法、討論法，理論探究法

教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動備注極光引入，引導(dǎo)猜想“原天地之美而達(dá)萬物之理”，很高興能有機會跟大家一起繼續(xù)探索電與磁的世界。其實我們本身就處在一個大磁場中，它每天都在保護(hù)著我們免受太陽的傷害。展示視頻：走進(jìn)地球磁場（邊看邊解說）設(shè)問：同學(xué)們，地球的磁場為什么能改變這些帶電粒子的運動方向，使它們只到達(dá)兩極，從而形成美麗的極光？謎底就藏在今天我們的課題里面。（打出課題：運動電荷在磁場中受到的力）觀察視頻，思考問題，猜測一：磁場對運動電荷有力的作用？學(xué)生對宇宙的秘密比較向往，通過極光的短片，吸引學(xué)生的注意力，激起疑問，引發(fā)思考，從而引入課題。知新，實驗驗證洛倫茲力磁場對運動電荷真的有作用力嗎？為了解開這個謎團(tuán)，今天老師帶來了一位特殊的朋友，這就是陰極射線管：（陰極射線管是現(xiàn)代電視機顯像管的原型，由它引發(fā)了現(xiàn)代掃描技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展。）把感應(yīng)線圈的高壓加到陰極射線管上。在陰極就會發(fā)出陰極射線，飛向陽極。介紹陰極射線管：怎么顯示微觀粒子的軌跡里面高速運動的帶電粒子是電子同學(xué)們可以看到現(xiàn)在展現(xiàn)在我們面前的是一束高速運動的電子流。設(shè)問：同學(xué)們現(xiàn)在看到了運動電子的軌跡，是一條直線。請同學(xué)們設(shè)想一下，如何驗證我們的猜想？師：請同學(xué)自己上來試試看。觀察實驗現(xiàn)象。（強調(diào)注意安全）實驗結(jié)論：運動電荷在磁場中受到的力洛倫茲力。（洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，1902年的時候獲諾貝爾物理學(xué)獎，正是他首次對此進(jìn)行了研究，并得出相關(guān)結(jié)論，為了紀(jì)念這位科學(xué)家，我們把磁場對運動電荷的作用力命名為洛倫茲力。）同其他力一樣，洛倫茲力同樣也有三個要素：大小、方向和作用點。接下來我們來研究它的方向和大小。學(xué)生：觀察現(xiàn)象學(xué)生：討論，交流，回答：在陰極射線管的周圍加一個磁場。（用磁鐵）觀察現(xiàn)象：當(dāng)條形磁鐵靠近陰極射線管時電子束彎曲，越靠近彎曲程度越大。（不同方向加磁場，彎曲的方向不同，不同磁極靠近，彎曲的方向不同）學(xué)生總結(jié)：磁場的確對運動電荷存在作用力通過實驗來驗證猜想，使學(xué)生經(jīng)歷探究過程。

探究洛倫茲力的方向在我們研究洛倫茲力的方向之前，我們還需要做點準(zhǔn)備工作。著名物理學(xué)家費曼說過：科學(xué)是一種方法。演示：磁場中通電導(dǎo)體的受力。磁場對電流有力的作用-稱為安培力，如果電流方向和磁場方向，我們能否用具體的方法判斷安培力的方向？說說看。（講述左手定則的內(nèi)容）設(shè)問：同學(xué)們，電流又是如何形成的呢？師：大量微觀電荷的集體定向移動形成電流，在宏觀上就受到安培力的作用，而從微觀層面來說，運動的電荷只受到洛倫茲力的作用。請同學(xué)們猜測下，這兩者的方向有什么關(guān)系呢？師：好，同學(xué)們請看，如果外加一垂直向里的磁場你能判斷這運動電子的受力方向嗎？試試看。師：你判斷方法是？師：那四指的指向表示什么？演示：加垂直向里的磁場，向下彎曲。師：非常好，實驗驗證了我們的推斷，請同學(xué)們鼓掌給予表揚。師：安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。師：安培力與洛倫茲力的這種關(guān)系打個比方，猶如:一瓶書的重力是每頁紙重力的宏觀表現(xiàn)，每頁紙的重力是這本書重力的微觀解釋。我們來總結(jié)下左手定則的應(yīng)用。安培力垂直與B、I面，則洛倫茲力垂直與B、V面。師：紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。在迎接新的挑戰(zhàn)之前，我們先來鞏固下左手定則的知識。習(xí)題訓(xùn)練；演示：帶電粒子平行于磁場方向時不受力。觀察現(xiàn)象，回憶安培力知識。左手定則。回答：大量自由電荷的定向移動。（學(xué)生討論）方向應(yīng)該相同?；卮穑菏芰Ψ较?，向下。（向上）回答：左手定則回答：左手定則，磁場穿過掌心，四指指向正電荷運動方向（負(fù)電荷運動反方向），大拇指所指的方向即為洛倫茲力的方向。投影PPT判斷：V//B時不受洛倫茲力。由安培力可以知道，I與B平行的時候不受力。讓學(xué)生了解宏觀研究與微觀研究相結(jié)合的科學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生猜想、推理和分析能力體現(xiàn)物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實驗是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究最基本的思維方法：分析推理──猜想──實驗驗證──得出結(jié)論。洛倫茲力大小研究師：同學(xué)們接下來要迎接挑戰(zhàn)了，我們繼續(xù)用研究安培力的方法來研究洛倫茲力的大小。師：同學(xué)們請看，這是一段垂直磁場放置的通電導(dǎo)線，假設(shè)定向移動的是正電荷，速度均為V。請大家判斷一下，這些正電荷所受的洛倫茲力大小有什么關(guān)系？師：這些電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)是什么？師：假設(shè)這段導(dǎo)體內(nèi)有N個電荷，則段導(dǎo)體所受安培力和每個電荷所受洛倫茲力之間有什么關(guān)系？師：這段導(dǎo)線所受安培力是F安=BIL師：那我們是否能從宏觀的安培力，推導(dǎo)微觀的洛倫茲力的表達(dá)式。已知條件已經(jīng)打出。問題情景：設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線，其單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B巡視學(xué)生推導(dǎo)情況并進(jìn)行根據(jù)實際情況，進(jìn)行個別指導(dǎo)點評學(xué)生的成果，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論。師：F洛=qvB強調(diào)條件B⊥v師：F洛=0條件B//v設(shè)置練習(xí)：v與B不垂直的時候。訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維。某帶電粒子的電量為q,以速率v射入B的勻強磁場中，若粒子速度方向與磁場方向夾角為θ，試求洛倫茲力大小和方向？師：F洛=qvBsinθ強調(diào)條件B與v成θ角PPT演示V與B的夾角變化。回答：大小均相等。答：是安培力。F安=NF洛學(xué)生自主研究：尋找宏觀安培力和微觀洛倫茲力的關(guān)系。學(xué)生自主推導(dǎo)。F安=BILI=Q/tQ=nsvtqL=vtF安/N=F洛F洛=qvBN=nsvt師生共同總結(jié)學(xué)生在練習(xí)的過程中得到洛倫茲力的一般表達(dá)式?；卮穑悍抡瞻才嗔Φ奶幚矸绞剑阉俣冗M(jìn)行分解處理。洛倫茲力的方向垂直紙面向里?；卮穑郝鍌惼澚Φ姆较虼怪庇贐、V面，向里。這是本課的難點，在推理過程中，滲透宏觀世界與微觀世界的聯(lián)系，以及解決物理問題的一種思想（通過設(shè)置一些中間量，最后將其消掉得出我們所需要的結(jié)論）。學(xué)生課堂收獲教師總結(jié)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種新的力——洛倫茲力，一種磁場對運動電荷產(chǎn)生的力。采用了一種方法——由宏觀安培力到微觀洛倫茲力的分析。實驗研究與理論推導(dǎo)完美結(jié)合?？偨Y(jié)本節(jié)課所學(xué)，更多應(yīng)關(guān)注思想、方法的介紹。洛倫茲力的實際應(yīng)用師：同學(xué)們，其實洛倫茲力離我們的生活并不遙遠(yuǎn)。下面我們來看看洛倫茲力的應(yīng)用吧。教師介紹：電視顯像管的工作原理。師：水平的磁場可以控制粒子上下的偏轉(zhuǎn)，豎直方向的磁場可以控制粒子左右偏轉(zhuǎn)。這就是早先電視機的基本原理。解釋極光現(xiàn)象大屏幕示波器學(xué)生會運用洛倫茲力解釋極光現(xiàn)象。使學(xué)生體會理論與實際的緊密聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的興趣。課外探究設(shè)置問題學(xué)生課外研究：1、如果一個帶電粒子垂直磁場方向射入勻強磁場中，不計粒子重力，這個粒子將做什么運動？直線運動？曲線運動？勻速圓周運動？（質(zhì)疑洛倫茲力的結(jié)果是否真正成立，下一節(jié)課將用實驗驗證）2.洛倫茲力還有哪些應(yīng)用，請你找到實例，分析說明。學(xué)生課外查資料拓寬學(xué)生的知識面，為下一節(jié)課留下伏筆。板書設(shè)計3.5磁場對運動電荷的作用力洛倫茲力洛倫茲力安培力磁場運動電荷電流q、vI、L微觀本質(zhì)宏觀表現(xiàn)洛倫茲力的方向方向：左手定則方向：左手定則F洛⊥B、v面F安⊥B、I面洛倫茲力的大小F洛=qvBB⊥vF安=ILBB⊥IF洛=0B∥vF安=0B∥IF洛=qvBsinθB與v成θF安=ILBqvBsinθB與I成θ評優(yōu)課教學(xué)心得—運動電荷在磁場中受到的力一直以為蛻變需要經(jīng)過如煉獄般灼熱的考驗，其實在我看來，更像是一種溫暖的自由。從蛹到繭，再到成蝶，每一步既艱難又扎實，帶著溫暖的關(guān)懷，走向自由翱翔的藍(lán)天。評優(yōu)課已經(jīng)落幕了，回首這段時間感觸頗深。一節(jié)好課的標(biāo)準(zhǔn)是什么，教師要呈現(xiàn)給學(xué)生的是知識？思想？方法？如何來呈現(xiàn)，如何實現(xiàn)學(xué)生目標(biāo)的達(dá)成，如何來檢測學(xué)生的所學(xué)?在教學(xué)設(shè)計的過程中一直在困擾著我。如何在一節(jié)課上把這些都自然，完美的統(tǒng)一，變成學(xué)生的內(nèi)化，就要求自己對教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)涵，外延，應(yīng)該非常清晰和了解。在教學(xué)過程中通過教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計把這些悄悄地教給學(xué)生，則教學(xué)設(shè)計就顯得尤為重要。結(jié)果為過程按照教材和大綱的要求，本節(jié)課學(xué)生只要會用左手定則來判斷洛倫茲力的方向，會用F=qVB來計算洛倫茲力的大小就已經(jīng)達(dá)到了教學(xué)目的，教材上有些知識內(nèi)容沒有介紹推理過程，是直接給出的。為了讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，為此，在這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計中，我改“講”為“學(xué)”，把教學(xué)目標(biāo)的重點由學(xué)習(xí)具體的物理知識變?yōu)樘剿髦R的過程.教材直接給出了洛倫茲力用左手定則來判斷，在處理這部分內(nèi)容時，我以判斷安培力的左手定則為切入點，啟發(fā)學(xué)生去分析探索實驗、去發(fā)現(xiàn)總結(jié)規(guī)律，由電流的方向與正電荷的定向移動方向相同，得出運動電荷所受洛倫茲力的方向也可用左手定則來判斷這一結(jié)論。避免了學(xué)生在聽講過程中被動地被拖著走的現(xiàn)象，而不需要再一次把洛倫茲力作為一個完全全新的力再次探究，學(xué)生能主動思考，自覺成為發(fā)現(xiàn)知識的主體。在推導(dǎo)洛倫茲力大小F=qVB時，把推導(dǎo)過程大膽地交給學(xué)生，通過知識再現(xiàn)、設(shè)疑提問和學(xué)生討論等方法，實現(xiàn)知識遷移，再通過學(xué)生板演點評學(xué)生的推導(dǎo)過程，得出關(guān)系式F=qVB，使學(xué)生從老師的評價中得到啟發(fā)，受到激勵，實現(xiàn)引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目的。把結(jié)果變成教學(xué)過程的動態(tài)延伸，這不僅給學(xué)生提供了積極思維的時間和空間，而且在探索知識的過程，培養(yǎng)了學(xué)生具有掌握知識、分析知識、更新知識的能力。實驗為載體物理學(xué)科的教學(xué)離不開實驗的探究和驗證，實驗一定要簡單明了，能說明問題，而不能讓學(xué)生造成新的疑惑。我從書本實驗，陰極射線管中的電子流在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)而說明磁場對運動電荷存在作用力，引出課題，非常直觀。通過與安培力的對比得出是否可以用相同的方法來研究洛倫茲力的方向，再用陰極射線管來驗證，再總結(jié)歸納左手定則，使學(xué)生帶著目的去聽課，去解決問題，而不盲目。在研究洛倫茲力大小的時候，通過亥姆赫茲線圈來演示垂直的時候受力做大，平行的時候不受力，效果明顯。在最后講應(yīng)用的時候，把電視機拆開，讓學(xué)生看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，看到不加磁場時粒子打在屏上為一個亮點，加磁場后開始偏轉(zhuǎn)。學(xué)生興趣很濃。實驗?zāi)芎芎玫陌牙碚摵褪聦嵔Y(jié)合，使學(xué)生理解物理更透徹。三、問題為紐帶課堂提問是一種由教學(xué)目標(biāo)決定的，有目的有計劃的重要教學(xué)手段，好的提問能集中學(xué)生的思維并使教學(xué)有序有效地朝著教學(xué)目標(biāo)發(fā)展，相反，問題缺乏思維的啟發(fā)性和針對性，提出的問題過頻過急而使學(xué)生被動地跟著問題轉(zhuǎn)，或使學(xué)生不知所云，無從回答，就會導(dǎo)致教學(xué)時間的浪費和教學(xué)效率的低下.讓學(xué)生帶著問題走進(jìn)教室，實際上已經(jīng)激發(fā)了學(xué)生的求知欲，在這種情境下的教學(xué)，適時的、有針對性的設(shè)疑提問，有助于形成結(jié)論。