全国优质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，培养学生的逻辑推理能力

（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

教学过程教学环节教师活动学生活动备注极光引入，引导猜想“原天地之美而达万物之理”，很高兴能有机会跟大家一起继续探索电与磁的世界。其实我们本身就处在一个大磁场中，它每天都在保护着我们免受太阳的伤害。展示视频：走进地球磁场（边看边解说）设问：同学们，地球的磁场为什么能改变这些带电粒子的运动方向，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）观察视频，思考问题，猜测一：磁场对运动电荷有力的作用？学生对宇宙的秘密比较向往，通过极光的短片，吸引学生的注意力，激起疑问，引发思考，从而引入课题。知新，实验验证洛伦兹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：怎么显示微观粒子的轨迹里面高速运动的带电粒子是电子同学们可以看到现在展现在我们面前的是一束高速运动的电子流。设问：同学们现在看到了运动电子的轨迹，是一条直线。请同学们设想一下，如何验证我们的猜想？师：请同学自己上来试试看。观察实验现象。（强调注意安全）实验结论：运动电荷在磁场中受到的力洛伦兹力。（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，为了纪念这位科学家，我们把磁场对运动电荷的作用力命名为洛伦兹力。）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。学生：观察现象学生：讨论，交流，回答：在阴极射线管的周围加一个磁场。（用磁铁）观察现象：当条形磁铁靠近阴极射线管时电子束弯曲，越靠近弯曲程度越大。（不同方向加磁场，弯曲的方向不同，不同磁极靠近，弯曲的方向不同）学生总结：磁场的确对运动电荷存在作用力通过实验来验证猜想，使学生经历探究过程。

探究洛伦兹力的方向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。著名物理学家费曼说过：科学是一种方法。演示：磁场中通电导体的受力。磁场对电流有力的作用-称为安培力，如果电流方向和磁场方向，我们能否用具体的方法判断安培力的方向？说说看。（讲述左手定则的内容）设问：同学们，电流又是如何形成的呢？师：大量微观电荷的集体定向移动形成电流，在宏观上就受到安培力的作用，而从微观层面来说，运动的电荷只受到洛伦兹力的作用。请同学们猜测下，这两者的方向有什么关系呢？师：好，同学们请看，如果外加一垂直向里的磁场你能判断这运动电子的受力方向吗？试试看。师：你判断方法是？师：那四指的指向表示什么？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。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。习题训练；演示：带电粒子平行于磁场方向时不受力。观察现象，回忆安培力知识。左手定则。回答：大量自由电荷的定向移动。（学生讨论）方向应该相同。回答：受力方向，向下。（向上）回答：左手定则回答：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。投影PPT判断：V//B时不受洛伦兹力。由安培力可以知道，I与B平行的时候不受力。让学生了解宏观研究与微观研究相结合的科学方法。培养学生猜想、推理和分析能力体现物理是以实验为基础的学科，科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。培养学生科学研究最基本的思维方法：分析推理──猜想──实验验证──得出结论。洛伦兹力大小研究师：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，假设定向移动的是正电荷，速度均为V。请大家判断一下，这些正电荷所受的洛伦兹力大小有什么关系？师：这些电荷所受洛伦兹力的宏观表现是什么？师：假设这段导体内有N个电荷，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=BIL师：那我们是否能从宏观的安培力，推导微观的洛伦兹力的表达式。已知条件已经打出。问题情景：设有一段长为L，横截面积为S的直导线，其单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。匀强磁场的磁感应强度为B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=qvB强调条件B⊥v师：F洛=0条件B//v设置练习：v与B不垂直的时候。训练学生的发散思维。某带电粒子的电量为q,以速率v射入B的匀强磁场中，若粒子速度方向与磁场方向夹角为θ，试求洛伦兹力大小和方向？师：F洛=qvBsinθ强调条件B与v成θ角PPT演示V与B的夹角变化。回答：大小均相等。答：是安培力。F安=NF洛学生自主研究：寻找宏观安培力和微观洛伦兹力的关系。学生自主推导。F安=BILI=Q/tQ=nsvtqL=vtF安/N=F洛F洛=qvBN=nsvt师生共同总结学生在练习的过程中得到洛伦兹力的一般表达式。回答：仿照安培力的处理方式，把速度进行分解处理。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，向里。这是本课的难点，在推理过程中，渗透宏观世界与微观世界的联系，以及解决物理问题的一种思想（通过设置一些中间量，最后将其消掉得出我们所需要的结论）。学生课堂收获教师总结：本节课我们学习了一种新的力——洛伦兹力，一种磁场对运动电荷产生的力。采用了一种方法——由宏观安培力到微观洛伦兹力的分析。实验研究与理论推导完美结合。总结本节课所学，更多应关注思想、方法的介绍。洛伦兹力的实际应用师：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。教师介绍：电视显像管的工作原理。师：水平的磁场可以控制粒子上下的偏转，竖直方向的磁场可以控制粒子左右偏转。这就是早先电视机的基本原理。解释极光现象大屏幕示波器学生会运用洛伦兹力解释极光现象。使学生体会理论与实际的紧密联系。培养学生的兴趣。课外探究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？直线运动？曲线运动？匀速圆周运动？（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，请你找到实例，分析说明。学生课外查资料拓宽学生的知识面，为下一节课留下伏笔。板书设计3.5磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力洛伦兹力安培力磁场运动电荷电流q、vI、L微观本质宏观表现洛伦兹力的方向方向：左手定则方向：左手定则F洛⊥B、v面F安⊥B、I面洛伦兹力的大小F洛=qvBB⊥vF安=ILBB⊥IF洛=0B∥vF安=0B∥IF洛=qvBsinθB与v成θF安=ILBqvBsinθB与I成θ评优课教学心得—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。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一结论。避免了学生在听讲过程中被动地被拖着走的现象，而不需要再一次把洛伦兹力作为一个完全全新的力再次探究，学生能主动思考，自觉成为发现知识的主体。在推导洛伦兹力大小F=qVB时，把推导过程大胆地交给学生，通过知识再现、设疑提问和学生讨论等方法，实现知识迁移，再通过学生板演点评学生的推导过程，得出关系式F=qVB，使学生从老师的评价中得到启发，受到激励，实现引导学生主动学习的目的。把结果变成教学过程的动态延伸，这不仅给学生提供了积极思维的时间和空间，而且在探索知识的过程，培养了学生具有掌握知识、分析知识、更新知识的能力。实验为载体物理学科的教学离不开实验的探究和验证，实验一定要简单明了，能说明问题，而不能让学生造成新的疑惑。我从书本实验，阴极射线管中的电子流在磁场中发生偏转而说明磁场对运动电荷存在作用力，引出课题，非常直观。通过与安培力的对比得出是否可以用相同的方法来研究洛伦兹力的方向，再用阴极射线管来验证，再总结归纳左手定则，使学生带着目的去听课，去解决问题，而不盲目。在研究洛伦兹力大小的时候，通过亥姆赫兹线圈来演示垂直的时候受力做大，平行的时候不受力，效果明显。在最后讲应用的时候，把电视机拆开，让学生看到内部结构，看到不加磁场时粒子打在屏上为一个亮点，加磁场后开始偏转。学生兴趣很浓。实验能很好的把理论和事实结合，使学生理解物理更透彻。三、问题为纽带课堂提问是一种由教学目标决定的，有目的有计划的重要教学手段，好的提问能集中学生的思维并使教学有序有效地朝着教学目标发展，相反，问题缺乏思维的启发性和针对性，提出的问题过频过急而使学生被动地跟着问题转，或使学生不知所云，无从回答，就会导致教学时间的浪费和教学效率的低下.让学生带着问题走进教室，实际上已经激发了学生的求知欲，在这种情境下的教学，适时的、有针对性的设疑提问，有助于形成结论。