(教學(xué)設(shè)計)第1章 3 洛倫茲力2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(教科版2019)

(教學(xué)設(shè)計)第1章3洛倫茲力2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(教科版2019)課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊（教科版2019）第1章第3節(jié)——洛倫茲力。主要包括以下內(nèi)容：

1.洛倫茲力的定義及公式：介紹洛倫茲力的概念，解釋其產(chǎn)生的原因，給出洛倫茲力的計算公式F=qvB。

2.洛倫茲力的方向：通過左手定則判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力與電荷運(yùn)動方向和磁場方向的關(guān)系。

3.洛倫茲力作用下的電荷運(yùn)動：分析在洛倫茲力作用下，電荷的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動規(guī)律。

4.洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的案例分析：通過具體實(shí)例，了解洛倫茲力在電磁場中的實(shí)際應(yīng)用，如磁懸浮列車、粒子加速器等。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)原理探究洛倫茲力的能力，通過實(shí)驗和理論分析，理解洛倫茲力的方向和大小。

2.物理觀念：幫助學(xué)生建立正確的物理觀念，理解洛倫茲力在電磁場中的重要作用及其與電荷運(yùn)動的關(guān)系。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：激發(fā)學(xué)生對物理現(xiàn)象的好奇心，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高對科學(xué)研究的責(zé)任感。

4.科學(xué)應(yīng)用：引導(dǎo)學(xué)生將洛倫茲力的知識應(yīng)用于實(shí)際問題，理解其在科技發(fā)展中的應(yīng)用價值，增強(qiáng)創(chuàng)新意識。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，已經(jīng)了解了電場、磁場的基本概念，掌握了電荷的基本性質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律，以及磁場對電流的作用。此外，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動定律和向心力等力學(xué)知識，為理解洛倫茲力奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對電磁現(xiàn)象通常具有濃厚的興趣，對于實(shí)驗和實(shí)際應(yīng)用有較高的好奇心。他們在數(shù)學(xué)和物理方面的邏輯思維能力較強(qiáng)，能夠通過公式和數(shù)學(xué)模型分析物理現(xiàn)象。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的喜歡通過實(shí)驗探究，有的偏好理論推導(dǎo)，還有的喜歡通過案例學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

-理解洛倫茲力的方向判斷：學(xué)生可能對左手定則的應(yīng)用不熟練，難以正確判斷洛倫茲力的方向。

-公式的應(yīng)用：學(xué)生可能不習(xí)慣將洛倫茲力公式與牛頓運(yùn)動定律結(jié)合使用，解決實(shí)際問題時可能存在困難。

-理論與實(shí)際的聯(lián)系：學(xué)生可能難以將洛倫茲力的理論知識與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，需要通過具體的實(shí)例來加深理解。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《高中物理選擇性必修第二冊（教科版2019）》教材，以便于學(xué)生跟隨教學(xué)進(jìn)度自學(xué)和復(fù)習(xí)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備相關(guān)的多媒體資源，包括洛倫茲力作用的動畫演示、實(shí)驗現(xiàn)象的視頻以及相關(guān)物理定律的圖表。

3.實(shí)驗器材：準(zhǔn)備指南針、磁鐵、電流表、電壓表、導(dǎo)線等實(shí)驗器材，以及用于演示洛倫茲力作用下的電荷運(yùn)動的模擬實(shí)驗設(shè)備，確保實(shí)驗的安全性和有效性。

4.教室布置：將教室分為實(shí)驗操作區(qū)和理論學(xué)習(xí)區(qū)，確保學(xué)生能夠分別在兩個區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗操作和理論學(xué)習(xí)，同時預(yù)留足夠的空間以便學(xué)生進(jìn)行小組討論。五、教學(xué)過程設(shè)計一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（用時5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：播放一段磁懸浮列車運(yùn)行的短視頻，讓學(xué)生觀察并思考磁懸浮列車是如何克服重力懸浮在軌道上的。

2.提出問題：引導(dǎo)學(xué)生思考，磁懸浮列車的工作原理與哪些物理知識相關(guān)？學(xué)生自由發(fā)言，教師總結(jié)出與電磁場相關(guān)的知識點(diǎn)。

二、講授新課（用時15分鐘）

1.概念講解：介紹洛倫茲力的定義、公式F=qvB，以及洛倫茲力的方向判斷方法（左手定則）。

-用時5分鐘

2.案例分析：通過具體的洛倫茲力作用下的電荷運(yùn)動軌跡圖，分析電荷在磁場中的運(yùn)動規(guī)律。

-用時5分鐘

3.知識拓展：講解洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，如磁懸浮列車、粒子加速器等。

-用時5分鐘

三、鞏固練習(xí)（用時10分鐘）

1.練習(xí)題：教師給出幾個洛倫茲力的計算題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，并及時給予反饋。

-用時5分鐘

2.小組討論：學(xué)生分組討論練習(xí)題的解答過程，共同分析解題思路，教師巡回指導(dǎo)。

-用時5分鐘

四、師生互動環(huán)節(jié)（用時10分鐘）

1.課堂提問：教師提出問題，如“洛倫茲力的方向如何判斷？”“洛倫茲力與電荷運(yùn)動速度有什么關(guān)系？”等，學(xué)生回答后，教師給予評價和解答。

-用時5分鐘

2.實(shí)驗演示：教師進(jìn)行洛倫茲力實(shí)驗演示，讓學(xué)生觀察實(shí)驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗背后的物理原理。

-用時5分鐘

3.學(xué)生實(shí)驗：學(xué)生分組進(jìn)行洛倫茲力實(shí)驗，實(shí)際操作并觀察電荷在磁場中的運(yùn)動現(xiàn)象，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問。

-用時10分鐘

五、課堂總結(jié)（用時5分鐘）

1.教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)洛倫茲力的概念、方向判斷和應(yīng)用。

2.學(xué)生分享本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲，教師給予評價和鼓勵。

六、作業(yè)布置（用時5分鐘）

1.教師布置與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的作業(yè)，要求學(xué)生在課后獨(dú)立完成。

2.提醒學(xué)生預(yù)習(xí)下一節(jié)課的內(nèi)容，為下一節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

總用時：45分鐘六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-磁場的基本性質(zhì)：介紹磁場的定義、磁場線的特點(diǎn)以及磁場與電場的關(guān)系。

-電荷在磁場中的運(yùn)動：詳細(xì)分析電荷在磁場中的運(yùn)動軌跡，包括勻速圓周運(yùn)動和螺旋運(yùn)動。

-洛倫茲力與牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用：通過具體的物理問題，探討洛倫茲力與牛頓運(yùn)動定律結(jié)合的解題方法。

-磁懸浮技術(shù)的原理與應(yīng)用：介紹磁懸浮技術(shù)的原理，包括電磁懸浮和超導(dǎo)懸浮，以及其在交通工具、醫(yī)療器械等方面的應(yīng)用。

-粒子加速器的工作原理：講解粒子加速器中洛倫茲力的作用，以及加速器在科學(xué)研究中的重要性。

-磁層保護(hù)與地球磁場：探討地球磁場對宇宙射線和太陽風(fēng)的阻擋作用，以及磁層對地球生態(tài)環(huán)境的影響。

2.拓展建議：

-閱讀拓展：鼓勵學(xué)生閱讀有關(guān)磁場、電荷運(yùn)動和洛倫茲力的科普書籍或?qū)W術(shù)論文，以加深對相關(guān)物理概念的理解。

-觀看視頻：推薦學(xué)生觀看洛倫茲力實(shí)驗、磁懸浮技術(shù)、粒子加速器工作原理等相關(guān)的科普視頻，通過視覺直觀地理解物理現(xiàn)象。

-參與實(shí)驗：鼓勵學(xué)生參與學(xué)?；蛏鐓^(qū)的物理實(shí)驗活動，通過實(shí)際操作來體驗洛倫茲力的作用和磁場對電荷的影響。

-科學(xué)寫作：要求學(xué)生撰寫關(guān)于洛倫茲力應(yīng)用的科技小論文，通過寫作來整理和鞏固所學(xué)知識。

-專題討論：組織學(xué)生進(jìn)行洛倫茲力應(yīng)用相關(guān)的主題討論，讓學(xué)生在交流中互相學(xué)習(xí)，拓展知識面。

-實(shí)踐應(yīng)用：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注洛倫茲力在日常生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用，如磁共振成像（MRI）、磁懸浮列車等，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和社會責(zé)任感。七、教學(xué)反思與總結(jié)這節(jié)課關(guān)于洛倫茲力的教學(xué)，從導(dǎo)入到課堂提問，再到實(shí)驗演示和學(xué)生操作，每一個環(huán)節(jié)都緊湊且充滿互動。在教學(xué)方法上，我嘗試結(jié)合了情境創(chuàng)設(shè)、案例分析和實(shí)驗操作，力求讓學(xué)生在理解洛倫茲力的理論知識的同時，也能感受到物理學(xué)的實(shí)用性和趣味性。

在教學(xué)策略上，我注意到學(xué)生對于洛倫茲力方向的理解存在一定的困難，因此在講解左手定則時，我采用了多種教學(xué)輔助手段，如實(shí)物演示、動畫模擬等，幫助學(xué)生形象地理解洛倫茲力的方向。同時，我也鼓勵學(xué)生通過小組討論的方式，共同探討和解決問題，這樣既提高了學(xué)生的合作能力，也增強(qiáng)了他們對物理概念的理解。

在課堂管理方面，我盡量讓每一個學(xué)生都參與到課堂活動中來，無論是課堂提問還是實(shí)驗操作，我都力求讓每個學(xué)生都有機(jī)會動手和動腦。但是，我也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，比如在實(shí)驗操作環(huán)節(jié)，由于時間有限，部分學(xué)生未能充分完成實(shí)驗，這讓我意識到在時間安排上還需要更加合理。

在教學(xué)效果上，學(xué)生們對洛倫茲力的基本概念有了清晰的認(rèn)識，能夠運(yùn)用左手定則判斷洛倫茲力的方向，并且通過練習(xí)題鞏固了知識點(diǎn)的掌握。在情感態(tài)度方面，學(xué)生們對物理學(xué)的興趣有所提高，對洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的重要性有了更深的理解。

然而，在教學(xué)過程中也存在一些問題。例如，在課堂提問環(huán)節(jié)，部分學(xué)生的參與度不高，可能是因為對物理概念的理解不夠深入，或者是課堂氛圍不夠活躍。針對這一點(diǎn)，我計劃在今后的教學(xué)中，更加注重營造輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，同時加強(qiáng)對學(xué)生的個別輔導(dǎo)，幫助他們克服學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

此外，我也注意到在實(shí)驗操作環(huán)節(jié)，由于實(shí)驗器材的局限性，部分學(xué)生未能充分觀察到洛倫茲力的作用效果。為此，我計劃在未來的教學(xué)中，盡可能提供更多的實(shí)驗器材，或者通過改進(jìn)實(shí)驗方案，讓學(xué)生能夠更直觀地觀察到實(shí)驗現(xiàn)象。八、重點(diǎn)題型整理題型一：洛倫茲力方向判斷

題目：一個帶正電的粒子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B中，請判斷粒子的運(yùn)動方向。

答案：根據(jù)左手定則，伸出左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向粒子運(yùn)動方向，拇指所指的方向即為洛倫茲力的方向。因此，粒子將受到垂直于其速度和磁場方向的洛倫茲力，導(dǎo)致粒子做勻速圓周運(yùn)動。

題型二：洛倫茲力大小計算

題目：一個帶電量為q的粒子以速度v在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，求粒子受到的洛倫茲力大小。

答案：洛倫茲力的大小F=qvB。假設(shè)q=2C，v=10m/s，B=0.5T，則F=2C*10m/s*0.5T=10N。

題型三：洛倫茲力在圓周運(yùn)動中的應(yīng)用

題目：一個帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做半徑為R的圓周運(yùn)動，磁場方向垂直于速度方向。求粒子的速度大小。

答案：洛倫茲力提供向心力，即qvB=mv^2/R。解得v=qBR/m。假設(shè)q=1.6*10^-19C，B=1T，R=0.1m，m=1.67*10^-27kg，則v=1.6*10^-19C*1T*0.1m/1.67*10^-27kg≈9.58*10^5m/s。

題型四：洛倫茲力與牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用

題目：一個帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，磁場強(qiáng)度為B，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，運(yùn)動半徑為R。求粒子的運(yùn)動周期T。

答案：由洛倫茲力提供向心力，即qvB=mv^2/R。又因為v=2πR/T，代入上式得qB=4π^2mR/T^2。解得T=2πmR/qB。假設(shè)m=1kg，q=1C，R=1m，B=1T，則T=2π*1kg*1m/1C*1T≈6.28s。

題型五：洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的案例分析

題目：磁懸浮列車?yán)寐鍌惼澚?shí)現(xiàn)懸浮，若列車與軌道之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，列車速度為v，列車與軌道的間距為d，求列車受到的洛倫茲力大小。

答案：磁懸浮列車受到的洛倫茲力F=2*q*v*B，其中q為列車上的電荷量。由于列車是由多個帶電粒子組成，可以將q視為列車的總電荷量。假設(shè)q=10^4C，v=100m/s，B=1.5T，則F=2*10^4C*100m/s*1.5T=3*10^6N。這個力使得列車能夠克服重力，實(shí)現(xiàn)懸浮。教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生們在課堂上的表現(xiàn)總體積極，對于洛倫茲力的概念和公式有了一定的理解。在講解左手定則時，大部分學(xué)生能夠迅速準(zhǔn)確地判斷出洛倫茲力的方向。在實(shí)驗操作環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠按照要求進(jìn)行操作，雖然時間有限，但多數(shù)學(xué)生能夠觀察到洛倫茲力作用下的電荷運(yùn)動現(xiàn)象。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠積極參與，就洛倫茲力的應(yīng)用和實(shí)驗現(xiàn)象進(jìn)行深入探討。在展示討論成果時，學(xué)生們能夠清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，并能夠結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行說明。這表明學(xué)生們在合作學(xué)習(xí)方面取得了進(jìn)步。

3.隨堂測試：

4.學(xué)生自評與互評：

在課后，我組織學(xué)生進(jìn)行自評和互評，讓他們反思自己在課堂上的表現(xiàn)。學(xué)生們普遍認(rèn)為，自己對洛倫茲力的理解有所提高，但在實(shí)驗操作和問題解決能力方面還有待加強(qiáng)。在互評環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠客觀地指出同伴的優(yōu)點(diǎn)和不足，這有助于他們互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

5.教師評價與反饋：

針對課堂表現(xiàn)和隨堂測試的結(jié)果，我對學(xué)生進(jìn)行了以下評價與反饋：

-對于課堂表現(xiàn)積極、參與度高的學(xué)生，我給予了表揚(yáng)，并鼓勵他們在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)保持良好的學(xué)習(xí)態(tài)度。

-對于在實(shí)驗操作和問題解決方面存在困難的