《5運動電荷在磁場中受到的力》教學(xué)設(shè)計(江西省省級優(yōu)課)x-物理教案

高中物理《磁場對運動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計一、教材分析本節(jié)內(nèi)容是在上一節(jié)安培力的基礎(chǔ)上，進一步形成的新的知識點。重在讓學(xué)生理解什么是洛倫茲力、并掌握洛倫茲力的方向判斷和大小的計算。它也是后續(xù)學(xué)習(xí)《帶電粒子在勻強磁場中運動》的知識基礎(chǔ)。本課教材在提出洛倫茲力的概念后，重在引導(dǎo)學(xué)生由安培力的方向和大小得出洛倫茲力的方向和大小，這種通過實驗結(jié)合理論探究洛倫茲力的方向，再由安培力表達式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機會，一定要讓學(xué)生都參與進來。二、學(xué)情分析知識基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《磁場對通電導(dǎo)線的作用力》一節(jié)，知道如何判斷安培力的方向以及如何計算安培力的大小。但對于安培力產(chǎn)生的原因，卻還不甚清楚。技能基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備一定的邏輯推理分析能力，因此本節(jié)課可以引導(dǎo)學(xué)生思考安培力的產(chǎn)生原因，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引入探究式學(xué)習(xí)。三、教學(xué)目標（一）知識與技能1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.2、知道洛倫茲力大小的推理過程.3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算.4、了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對電荷不做功.

（二）過程與方法以北極光現(xiàn)象引入運動電荷在磁場中會受到力的作用，通過觀察實驗，形成洛倫茲力的概念，同時明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，借助洛倫茲力與安培力的關(guān)系，猜想并驗證洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷；通過思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。（三）情感態(tài)度與價值觀進一步學(xué)會觀察、分析、推理，培養(yǎng)科學(xué)思維和研究方法。認真體會科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實驗驗證”。四、教學(xué)重點與難點重點：1.利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向.2.掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算.這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場中的運動)，是本章的重點難點：1.洛倫茲力對帶電粒子不做功.2.洛倫茲力方向的判斷.五、教學(xué)資源

電子射線管、高壓電源、U型磁鐵、多媒體課件六、教學(xué)設(shè)計思路根據(jù)對本節(jié)教材內(nèi)容的分析，結(jié)合學(xué)情和相關(guān)教學(xué)資源，本節(jié)課以“情景問題猜想實驗驗證理論推導(dǎo)應(yīng)用鞏固”的思路進行設(shè)計。

課前通過觀看“北極光美景”視頻，引出本節(jié)主題。然后借助“陰極射線管”演示實驗指出磁場對運動電荷有力的作用，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課中借助安培力的方向，讓學(xué)生通過猜想加驗證的方式，學(xué)習(xí)并掌握洛倫茲力方向的判定方法，并進一步得出安培力與洛倫茲力的內(nèi)在關(guān)系；借助安培力大小的計算公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的計算公式。最后通過練習(xí)加深對洛倫茲力的理解，并回答引入部分提出的問題。教學(xué)過程中，以演示實驗調(diào)動學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實驗現(xiàn)象，圍繞難點“洛倫茲力的方向”的理解，通過情景轉(zhuǎn)換，老師引領(lǐng)、學(xué)生動手，同學(xué)互動，師生互動的方式，讓學(xué)生感受，體驗知識的生成過程。七、教學(xué)過程：（一）

引入新聞視頻欣賞：天文現(xiàn)象——北極光提問：為什么極光只出現(xiàn)在南北兩極呢？引導(dǎo)：解開此謎題的鑰匙就是，磁場對運動電荷的作用規(guī)律。［演示實驗］觀察磁場陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)［教師］說明電子射線管的原理：說明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場的作用下高速運動而形成的電子流，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡，磁鐵是用來在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場的，還應(yīng)明確磁場的方向。提示：1、沒有磁場時，接通高壓電源可以觀察到什么現(xiàn)象。2、光束實質(zhì)上是什么？3、用一塊未知物體放在光束周圍可以發(fā)生偏轉(zhuǎn)，揭秘現(xiàn)象。4、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？5、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運動的電子在各個方向磁場中的受力方向。［實驗結(jié)果］在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場對運動電荷有力的作用.------引出新課（二）新課講解1、物理學(xué)中把磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力。（展示洛倫茲介紹資料）2、提問：如何探究洛侖茲力呢？引導(dǎo)學(xué)生思考提問：1）、電流怎么形成的？2）、磁場對電流的作用、磁場對運動電荷的作用，兩者間有何關(guān)聯(lián)？進一步引導(dǎo)學(xué)生分析：通電導(dǎo)線在磁場中為什么會受力？得出安培力與洛倫茲力的關(guān)系?！菊f明】可以根據(jù)磁場對電流有作用力而對未通電的導(dǎo)線沒有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場對電流作用力的實質(zhì)是磁場對運動電荷作用力的積累效果。即，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。3、提問：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么，你們覺得可以如何探究洛倫茲力呢？回答：借助對安培力的認識，探究洛倫茲力。（1）提問：具體怎么探究呢，比如方向？回答：左手定則學(xué)生說明猜想理由：1如圖，判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向為垂直電流方向向上，乙圖安培力方向為垂直電流方向向下）②.電流方向和電荷運動方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運動方向相同，和負電荷運動方向相反）③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負電荷所受的洛倫茲力的方向相反.）④.電荷運動方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）實驗驗證猜想：（回顧陰極射線管實驗）猜想正確！洛倫茲力方向的判斷——左手定則伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運動的反方向，那么拇指所指的正方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向.【要使學(xué)生明確】：正電荷運動方向應(yīng)與左手四指指向一致，負電荷運動方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。［投影出示練習(xí)題］試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點粒子的運動方向。

［學(xué)生解答］最后，通過“思考與討論”，說明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運動的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對運動的帶電粒子總是不做功的。（2）、洛倫茲力的大小現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小.通過下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，求：（1）電流強度I。（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。（4）每個電荷所受的洛倫茲力。得出洛倫茲力的計算公式，當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度垂直時的公式。問題:若帶電粒子不垂直射入磁場,粒子受到的洛倫茲力又如何呢?引導(dǎo)學(xué)生進行分析:可將磁場分解（類比安培力公式得出方式）得出結(jié)論當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向成θ時（v∥B）F=qvBsinθ上兩式各量的單位：F為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T）通過分析進一步引導(dǎo)學(xué)生分析：為什么極光只出現(xiàn)在地球的兩極？（與課前引入相呼應(yīng)）（三）對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié)（四）作業(yè)布置

（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容（2）完成“問題與練習(xí)八、板書設(shè)計

第5節(jié)《磁場對運動電荷的作用力》一．洛倫茲力1、洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力

安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2、洛倫茲力的方向：左手定則

F⊥v

F⊥B

3、洛倫茲力大?。篎洛=qVBsinθ

V⊥B

F洛=qVB

V∥B

F洛=04、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變力的大小，洛倫茲力對運動電荷不做功九、教學(xué)反思

本節(jié)課利用極光這一神奇的自然現(xiàn)象，通過陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)演示實驗來引入新課，新奇的實驗現(xiàn)象極大地吸引了學(xué)生的興趣，明顯的實驗現(xiàn)象使學(xué)生很容易總結(jié)出磁場對運動電荷有力的作用。通過電荷的定