(教学设计)第1章 3 洛伦兹力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3洛伦兹力2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容本节课的教学内容为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3节——洛伦兹力。主要包括以下内容：

1.洛伦兹力的定义及公式：介绍洛伦兹力的概念，解释其产生的原因，给出洛伦兹力的计算公式F=qvB。

2.洛伦兹力的方向：通过左手定则判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力与电荷运动方向和磁场方向的关系。

3.洛伦兹力作用下的电荷运动：分析在洛伦兹力作用下，电荷的运动轨迹和运动规律。

4.洛伦兹力在实际应用中的案例分析：通过具体实例，了解洛伦兹力在电磁场中的实际应用，如磁悬浮列车、粒子加速器等。二、核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括：

1.科学探究：培养学生运用物理学原理探究洛伦兹力的能力，通过实验和理论分析，理解洛伦兹力的方向和大小。

2.物理观念：帮助学生建立正确的物理观念，理解洛伦兹力在电磁场中的重要作用及其与电荷运动的关系。

3.科学态度与责任：激发学生对物理现象的好奇心，培养严谨的科学态度，提高对科学研究的责任感。

4.科学应用：引导学生将洛伦兹力的知识应用于实际问题，理解其在科技发展中的应用价值，增强创新意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在学习本节课之前，已经了解了电场、磁场的基本概念，掌握了电荷的基本性质和运动规律，以及磁场对电流的作用。此外，学生已经学习了牛顿运动定律和向心力等力学知识，为理解洛伦兹力奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对电磁现象通常具有浓厚的兴趣，对于实验和实际应用有较高的好奇心。他们在数学和物理方面的逻辑思维能力较强，能够通过公式和数学模型分析物理现象。学生的学习风格多样，有的喜欢通过实验探究，有的偏好理论推导，还有的喜欢通过案例学习。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

-理解洛伦兹力的方向判断：学生可能对左手定则的应用不熟练，难以正确判断洛伦兹力的方向。

-公式的应用：学生可能不习惯将洛伦兹力公式与牛顿运动定律结合使用，解决实际问题时可能存在困难。

-理论与实际的联系：学生可能难以将洛伦兹力的理论知识与实际应用联系起来，需要通过具体的实例来加深理解。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《高中物理选择性必修第二册（教科版2019）》教材，以便于学生跟随教学进度自学和复习。

2.辅助材料：准备相关的多媒体资源，包括洛伦兹力作用的动画演示、实验现象的视频以及相关物理定律的图表。

3.实验器材：准备指南针、磁铁、电流表、电压表、导线等实验器材，以及用于演示洛伦兹力作用下的电荷运动的模拟实验设备，确保实验的安全性和有效性。

4.教室布置：将教室分为实验操作区和理论学习区，确保学生能够分别在两个区域进行实验操作和理论学习，同时预留足够的空间以便学生进行小组讨论。五、教学过程设计一、导入环节（用时5分钟）

1.创设情境：播放一段磁悬浮列车运行的短视频，让学生观察并思考磁悬浮列车是如何克服重力悬浮在轨道上的。

2.提出问题：引导学生思考，磁悬浮列车的工作原理与哪些物理知识相关？学生自由发言，教师总结出与电磁场相关的知识点。

二、讲授新课（用时15分钟）

1.概念讲解：介绍洛伦兹力的定义、公式F=qvB，以及洛伦兹力的方向判断方法（左手定则）。

-用时5分钟

2.案例分析：通过具体的洛伦兹力作用下的电荷运动轨迹图，分析电荷在磁场中的运动规律。

-用时5分钟

3.知识拓展：讲解洛伦兹力在实际应用中的重要性，如磁悬浮列车、粒子加速器等。

-用时5分钟

三、巩固练习（用时10分钟）

1.练习题：教师给出几个洛伦兹力的计算题，让学生独立完成，并及时给予反馈。

-用时5分钟

2.小组讨论：学生分组讨论练习题的解答过程，共同分析解题思路，教师巡回指导。

-用时5分钟

四、师生互动环节（用时10分钟）

1.课堂提问：教师提出问题，如“洛伦兹力的方向如何判断？”“洛伦兹力与电荷运动速度有什么关系？”等，学生回答后，教师给予评价和解答。

-用时5分钟

2.实验演示：教师进行洛伦兹力实验演示，让学生观察实验现象，引导学生思考实验背后的物理原理。

-用时5分钟

3.学生实验：学生分组进行洛伦兹力实验，实际操作并观察电荷在磁场中的运动现象，教师巡回指导，解答学生的疑问。

-用时10分钟

五、课堂总结（用时5分钟）

1.教师总结本节课的主要内容，强调洛伦兹力的概念、方向判断和应用。

2.学生分享本节课的学习收获，教师给予评价和鼓励。

六、作业布置（用时5分钟）

1.教师布置与本节课内容相关的作业，要求学生在课后独立完成。

2.提醒学生预习下一节课的内容，为下一节课的学习做好准备。

总用时：45分钟六、教学资源拓展1.拓展资源：

-磁场的基本性质：介绍磁场的定义、磁场线的特点以及磁场与电场的关系。

-电荷在磁场中的运动：详细分析电荷在磁场中的运动轨迹，包括匀速圆周运动和螺旋运动。

-洛伦兹力与牛顿运动定律的综合应用：通过具体的物理问题，探讨洛伦兹力与牛顿运动定律结合的解题方法。

-磁悬浮技术的原理与应用：介绍磁悬浮技术的原理，包括电磁悬浮和超导悬浮，以及其在交通工具、医疗器械等方面的应用。

-粒子加速器的工作原理：讲解粒子加速器中洛伦兹力的作用，以及加速器在科学研究中的重要性。

-磁层保护与地球磁场：探讨地球磁场对宇宙射线和太阳风的阻挡作用，以及磁层对地球生态环境的影响。

2.拓展建议：

-阅读拓展：鼓励学生阅读有关磁场、电荷运动和洛伦兹力的科普书籍或学术论文，以加深对相关物理概念的理解。

-观看视频：推荐学生观看洛伦兹力实验、磁悬浮技术、粒子加速器工作原理等相关的科普视频，通过视觉直观地理解物理现象。

-参与实验：鼓励学生参与学校或社区的物理实验活动，通过实际操作来体验洛伦兹力的作用和磁场对电荷的影响。

-科学写作：要求学生撰写关于洛伦兹力应用的科技小论文，通过写作来整理和巩固所学知识。

-专题讨论：组织学生进行洛伦兹力应用相关的主题讨论，让学生在交流中互相学习，拓展知识面。

-实践应用：引导学生关注洛伦兹力在日常生活和科学研究中的应用，如磁共振成像（MRI）、磁悬浮列车等，增强学生的实践能力和社会责任感。七、教学反思与总结这节课关于洛伦兹力的教学，从导入到课堂提问，再到实验演示和学生操作，每一个环节都紧凑且充满互动。在教学方法上，我尝试结合了情境创设、案例分析和实验操作，力求让学生在理解洛伦兹力的理论知识的同时，也能感受到物理学的实用性和趣味性。

在教学策略上，我注意到学生对于洛伦兹力方向的理解存在一定的困难，因此在讲解左手定则时，我采用了多种教学辅助手段，如实物演示、动画模拟等，帮助学生形象地理解洛伦兹力的方向。同时，我也鼓励学生通过小组讨论的方式，共同探讨和解决问题，这样既提高了学生的合作能力，也增强了他们对物理概念的理解。

在课堂管理方面，我尽量让每一个学生都参与到课堂活动中来，无论是课堂提问还是实验操作，我都力求让每个学生都有机会动手和动脑。但是，我也发现了一些不足之处，比如在实验操作环节，由于时间有限，部分学生未能充分完成实验，这让我意识到在时间安排上还需要更加合理。

在教学效果上，学生们对洛伦兹力的基本概念有了清晰的认识，能够运用左手定则判断洛伦兹力的方向，并且通过练习题巩固了知识点的掌握。在情感态度方面，学生们对物理学的兴趣有所提高，对洛伦兹力在实际应用中的重要性有了更深的理解。

然而，在教学过程中也存在一些问题。例如，在课堂提问环节，部分学生的参与度不高，可能是因为对物理概念的理解不够深入，或者是课堂氛围不够活跃。针对这一点，我计划在今后的教学中，更加注重营造轻松愉快的学习氛围，同时加强对学生的个别辅导，帮助他们克服学习中的难点。

此外，我也注意到在实验操作环节，由于实验器材的局限性，部分学生未能充分观察到洛伦兹力的作用效果。为此，我计划在未来的教学中，尽可能提供更多的实验器材，或者通过改进实验方案，让学生能够更直观地观察到实验现象。八、重点题型整理题型一：洛伦兹力方向判断

题目：一个带正电的粒子以速度v垂直进入匀强磁场B中，请判断粒子的运动方向。

答案：根据左手定则，伸出左手，让磁感线从掌心进入，四指指向粒子运动方向，拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。因此，粒子将受到垂直于其速度和磁场方向的洛伦兹力，导致粒子做匀速圆周运动。

题型二：洛伦兹力大小计算

题目：一个带电量为q的粒子以速度v在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中运动，求粒子受到的洛伦兹力大小。

答案：洛伦兹力的大小F=qvB。假设q=2C，v=10m/s，B=0.5T，则F=2C*10m/s*0.5T=10N。

题型三：洛伦兹力在圆周运动中的应用

题目：一个带电粒子在匀强磁场中做半径为R的圆周运动，磁场方向垂直于速度方向。求粒子的速度大小。

答案：洛伦兹力提供向心力，即qvB=mv^2/R。解得v=qBR/m。假设q=1.6*10^-19C，B=1T，R=0.1m，m=1.67*10^-27kg，则v=1.6*10^-19C*1T*0.1m/1.67*10^-27kg≈9.58*10^5m/s。

题型四：洛伦兹力与牛顿运动定律的综合应用

题目：一个带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，磁场强度为B，粒子质量为m，电荷量为q，运动半径为R。求粒子的运动周期T。

答案：由洛伦兹力提供向心力，即qvB=mv^2/R。又因为v=2πR/T，代入上式得qB=4π^2mR/T^2。解得T=2πmR/qB。假设m=1kg，q=1C，R=1m，B=1T，则T=2π*1kg*1m/1C*1T≈6.28s。

题型五：洛伦兹力在实际应用中的案例分析

题目：磁悬浮列车利用洛伦兹力实现悬浮，若列车与轨道之间的磁感应强度为B，列车速度为v，列车与轨道的间距为d，求列车受到的洛伦兹力大小。

答案：磁悬浮列车受到的洛伦兹力F=2*q*v*B，其中q为列车上的电荷量。由于列车是由多个带电粒子组成，可以将q视为列车的总电荷量。假设q=10^4C，v=100m/s，B=1.5T，则F=2*10^4C*100m/s*1.5T=3*10^6N。这个力使得列车能够克服重力，实现悬浮。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生们在课堂上的表现总体积极，对于洛伦兹力的概念和公式有了一定的理解。在讲解左手定则时，大部分学生能够迅速准确地判断出洛伦兹力的方向。在实验操作环节，学生们能够按照要求进行操作，虽然时间有限，但多数学生能够观察到洛伦兹力作用下的电荷运动现象。

2.小组讨论成果展示：

小组讨论环节，学生们能够积极参与，就洛伦兹力的应用和实验现象进行深入探讨。在展示讨论成果时，学生们能够清晰地表达自己的观点，并能够结合实际案例进行说明。这表明学生们在合作学习方面取得了进步。

3.随堂测试：

4.学生自评与互评：

在课后，我组织学生进行自评和互评，让他们反思自己在课堂上的表现。学生们普遍认为，自己对洛伦兹力的理解有所提高，但在实验操作和问题解决能力方面还有待加强。在互评环节，学生们能够客观地指出同伴的优点和不足，这有助于他们互相学习，共同进步。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现和随堂测试的结果，我对学生进行了以下评价与反馈：

-对于课堂表现积极、参与度高的学生，我给予了表扬，并鼓励他们在今后的学习中继续保持良好的学习态度。

-对于在实验操作和问题解决方面存在困难的