(教学设计)第1章 4 洛伦兹力的应用2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)

(教学设计)第1章4洛伦兹力的应用2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课的教学内容来自2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019），第1章第4节“洛伦兹力的应用”。本节内容主要包括以下几个部分：

1.洛伦兹力的概念：向学生介绍洛伦兹力的定义，即磁场对运动电荷的作用力，以及洛伦兹力的计算公式。

2.洛伦兹力的方向：讲解洛伦兹力的方向规律，即左手定则，让学生能够运用左手定则判断洛伦兹力的方向。

3.洛伦兹力对带电粒子的作用：分析洛伦兹力对带电粒子（如电子、质子）的作用，如偏转运动、圆周运动等。

4.洛伦兹力在现实中的应用：介绍洛伦兹力在现实生活中的应用实例，如粒子加速器、磁悬浮列车等。

5.洛伦兹力与其它力的关系：探讨洛伦兹力与电场力、重力等力的关系，帮助学生建立完整的物理知识体系。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括以下几个方面：

1.科学思维：通过学习洛伦兹力的概念、方向规律和作用，培养学生运用科学思维方法分析和解决问题的能力。

2.科学探究：让学生通过实验观察和数据分析，探究洛伦兹力对带电粒子的作用，培养学生的实验操作能力和科学探究能力。

3.科学态度与价值观：通过介绍洛伦兹力在现实中的应用实例，使学生认识到物理知识在生活中的重要性，培养学生的科学态度和价值观。

4.科学交流：鼓励学生在课堂上积极发言，与同学交流讨论，提高学生的科学交流能力和团队合作能力。教学难点与重点1.教学重点

（1）洛伦兹力的概念：向学生介绍洛伦兹力的定义，即磁场对运动电荷的作用力，以及洛伦兹力的计算公式。

举例：当一个带电粒子在磁场中运动时，它会受到一个垂直于其速度和磁场方向的力，这个力就是洛伦兹力。

（2）洛伦兹力的方向：讲解洛伦兹力的方向规律，即左手定则，让学生能够运用左手定则判断洛伦兹力的方向。

举例：将左手伸直，让食指指向磁场方向，中指指向带电粒子的运动方向，那么拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。

（3）洛伦兹力对带电粒子的作用：分析洛伦兹力对带电粒子（如电子、质子）的作用，如偏转运动、圆周运动等。

举例：当电子在磁场中运动时，受到的洛伦兹力会使其发生偏转；当带电粒子在磁场中运动速度与磁场方向垂直时，受到的洛伦兹力会使其做圆周运动。

（4）洛伦兹力在现实中的应用：介绍洛伦兹力在现实生活中的应用实例，如粒子加速器、磁悬浮列车等。

举例：粒子加速器利用洛伦兹力加速带电粒子，使其达到高能量；磁悬浮列车利用洛伦兹力使列车悬浮于轨道上方，减小摩擦力，提高运行速度。

（5）洛伦兹力与其它力的关系：探讨洛伦兹力与电场力、重力等力的关系，帮助学生建立完整的物理知识体系。

举例：在真空中，洛伦兹力是唯一作用于带电粒子的力；在非真空环境中，洛伦兹力与电场力共同作用于带电粒子。

2.教学难点

（1）洛伦兹力的方向判断：学生难以掌握左手定则，无法准确判断洛伦兹力的方向。

教学策略：通过多次练习，让学生熟悉左手定则的运用，可以设置一些判断题让学生口头回答，以加深对左手定则的理解。

（2）洛伦兹力对带电粒子的作用：学生难以理解洛伦兹力如何使带电粒子发生偏转或圆周运动。

教学策略：通过实验观察和动画演示，让学生直观地看到洛伦兹力对带电粒子的作用，从而加深理解。

（3）洛伦兹力在现实中的应用：学生难以将理论知识与实际应用联系起来。

教学策略：通过介绍具体的实例，如粒子加速器、磁悬浮列车等，让学生了解洛伦兹力在现实生活中的应用，提高学生的学习兴趣。

（4）洛伦兹力与其它力的关系：学生难以理解洛伦兹力与其他力的关系。

教学策略：通过对比分析，让学生了解洛伦兹力与其他力的区别和联系，帮助学生建立完整的物理知识体系。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括教科书和相关的学习指导书。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生更好地理解和掌握洛伦兹力的相关知识。例如，可以准备一些展示洛伦兹力作用效果的图片，以及粒子加速器和磁悬浮列车的视频资料。

3.实验器材：如果涉及实验，需要提前准备实验所需的器材，并确保其完整性和安全性。例如，可以准备一些小磁铁、电流表、电子轨道等实验器材，让学生通过实验观察洛伦兹力的作用。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。可以将教室布置成适合小组讨论和实验操作的环境，以便学生进行合作学习和实践操作。

5.教学工具：准备教学所需的投影片、黑板、粉笔等教学工具，以便教师在课堂上进行讲解和演示。

6.网络资源：如果需要，提前准备一些网络资源，如在线教学视频、相关研究论文等，以便在课堂上提供给学生更多的学习资料和信息。

7.教学课件：制作教学课件，包括教学内容的讲解、例题的分析、实验的操作步骤等，以便在课堂上进行演示和指导。

8.学习任务单：准备学习任务单，包括本节课的学习目标、学习内容、思考题等，以便学生进行自主学习和巩固知识。教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解洛伦兹力的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习洛伦兹力内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确洛伦兹力的教学目标和洛伦兹力的重难点。

准备教学用具和多媒体资源，确保洛伦兹力教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习洛伦兹力的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入洛伦兹力学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的洛伦兹力相关内容，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为洛伦兹力新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解洛伦兹力的知识点，结合实例帮助学生理解。

突出洛伦兹力的重点，强调洛伦兹力的难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕洛伦兹力问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验洛伦兹力的应用，提高实践能力。

在洛伦兹力新课呈现结束后，对洛伦兹力知识点进行梳理和总结。

强调洛伦兹力的重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对洛伦兹力的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决洛伦兹力问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的洛伦兹力错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与洛伦兹力内容相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合洛伦兹力内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习洛伦兹力的心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的洛伦兹力内容，强调洛伦兹力的重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的洛伦兹力内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。教学资源拓展（一）拓展资源

1.科普文章：介绍洛伦兹力的原理及其在现实生活中的应用，如粒子加速器、磁悬浮列车等，帮助学生更好地理解洛伦兹力的实际意义。

2.实验视频：提供一些洛伦兹力实验的操作视频，让学生更直观地了解实验过程，增强学生的实验操作能力。

3.学术文章：为学生提供一些关于洛伦兹力的学术研究文章，帮助他们了解洛伦兹力的研究现状和前沿动态。

4.在线课程：推荐一些优质的在线课程或教学视频，如MOOC、公开课等，让学生在课后自主学习，提高他们的学习效果。

（二）拓展建议

1.学生可以利用课后时间阅读科普文章，了解洛伦兹力的原理及其在现实生活中的应用，提高他们的科学素养。

2.学生可以观看实验视频，了解实验过程，增强实验操作能力，培养他们的实践能力。

3.学生可以阅读学术文章，了解洛伦兹力的研究现状和前沿动态，培养他们的科研意识和创新精神。

4.学生可以参加在线课程，学习更多关于洛伦兹力的知识，提高他们的学习效果，拓宽知识视野。

5.学生可以参加科学讲座、竞赛等活动，与他人交流学习心得，提高他们的沟通能力和团队合作能力。

6.学生可以进行实地考察，如参观粒子加速器、磁悬浮列车等，了解这些设备的工作原理和应用场景，提高他们的实践能力。

教学资源拓展旨在为学生提供更多的学习材料和途径，帮助他们巩固课堂所学知识，提高他们的综合素质和实践能力。教师应根据学生的兴趣和需求，灵活运用各种教学资源，提高教学效果。板书设计①洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力。

②洛伦兹力的方向：左手定则，判断洛伦兹力方向。

③洛伦兹力对带电粒子的作用：偏转运动、圆周运动等。

④洛伦兹力在现实中的应用：粒子加速器、磁悬浮列车等。

⑤洛伦兹力与其它力的关系：电场力、重力等。

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，以便于学生理解和记忆。同时，板书设计应具有艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。例如，可以设计一些有趣的插图或符号来表示洛伦兹力，或者用不同的颜色来区分不同的知识点，使板书更加生动有趣。此外，板书设计也可以采用一些创意的布局，如将相关的知识点用思维导图的形式展现出来，帮助学生更好地理解和记忆。总之，板书设计应该既能够帮助学生掌握知识，又能够激发学生的学习兴趣和主动性。教学反思与总结1.在教学洛伦兹力的概念时，我采用了直观的图片和视频来帮助学生理解，但部分学生仍然感到困惑。我应该更加耐心地解释和引导，帮助学生更好地理解洛伦兹力的本质。

2.在讲解洛伦兹力的方向时，我使用了左手定则，但一些学生仍然难以掌握。我应该多设计一些练习题，让学生通过实际操作来加深对左手定则的理解。

3.在课堂互动环节，我鼓励学生提问和发表观点，但仍有部分学生不愿意参与。我应该更加关注这部分学生，鼓励他们积极参与课堂讨论，提高他们的自信心。

（二）教学总结

1.学生对洛伦兹力的概念和方向有了基本的了解，但仍有部分学生需要更多的指导和练习来加深理解。

2.在实验操作环节，学生能够通过实践观察洛伦兹力的作用，提高了实践能力。

3.学生在课堂互动中积极参与，提出了一些有深度的问题，展现了他们的思考能力。

4.学生在课堂小结和作业完成方面表现良好，能够总结和巩固所学知识。

（三）改进措施和建议

1.在讲解洛伦兹力的概念时，可以增加一些实例和生活中的应用，帮助学生更好地理解洛伦兹力的实际意义。

2.在讲解左手定则时，可以设计一些练习题，让学生通过实际操作来加深对左手定则的理解。

3.在课堂互动环节，可以更加关注那些不愿意参与的学生，鼓励他们积极参与课堂讨论，提高他们的自信心。

4.在实验操作环节，可以增加一些实验后的讨论和反思环节，让学生分享实验心得，提高他们的实验操作能力。

5.在课后，可以增加一些相关的阅读材料和练习题，帮助学生巩固和深化所学知识。重点题型整理（一）洛伦兹力的计算

【题型】计算洛伦兹力的大小。

【例题】一个电子以10^6m/s的速度在垂直于其速度方向的磁场中运动，磁场强度为0.5T，求电子受到的洛伦兹力大小。

【答案】电子受到的洛伦兹力大小为F=qvB=(1.6×10^-19C)×(10^6m/s)×(0.5T)=8×10^-24N。

（二）洛伦兹力的方向

【题型】判断洛伦兹力的方向。

【例题】一个正电荷以10^6m/s的速度在垂直于其速度方向的磁场中运动，磁场强度为0.5T，求洛伦兹力的方向。

【答案】根据左手定则，食指指向磁场方向，中指指向电荷运动方向，拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。因此，洛伦兹力的方向为垂直于电荷运动方向和磁场方向的平面，指向右上方。

（三）洛伦兹力对带电粒子的作用

【题型】分析洛伦兹力对带电粒子的作用。

【例题】一个电子以10^6m/s的速度在垂直于其速度方向的磁场中运动，磁场强度为0.5T，求电子在磁场中的运动轨迹。

【答案】电子在磁场中受到的洛伦兹力为F=qvB=(1.6×10^-19C)×(10^6m/s)×(0.5T)=8×10^-24N。该力垂直于电子的运动方向和磁场方向，因此电子将在磁场中做圆周运动，其圆心在原点，半径为r=mv/qB=(9.1×10^-31kg)×(10^6m/s)/(1.6×10^-19C)×(0.5T)=2×10^-2m。

（四）洛伦兹力在现实中的应用

【题型】分析洛伦兹力在现实中的应用。

【例题】粒子加速器是如何利用洛伦兹力工作的？

【答案】粒子加速器中，带电粒子在电场