运动电荷在磁场中受到的力——说课稿

《运动电荷在磁场中受到的力》说课稿
一.说教材分析
1.物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。

从新课程改革以来，几乎每年高考都有涉及洛仑兹力的计算大题，由此，足以说明其重要性。

2.教材结构：分三部分首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。

然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。

最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。

教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。

二.说学情分析
1.知识与能力基础
学生已具备力学、电磁学相关知识，学习完磁场对通电导线作用即安培力。

并且也熟悉一直以来物理学的“提出问题—猜想假设—实验验证”的科学探究方法。

而且高二的学生已经有了一定的观察、分析、推理能力及空间想象能力，是学习洛仑兹力的能力基础
2.思维障碍
对微观粒子具体运动形态模糊不清，容易导致洛伦兹力大小学习过程产生困难。

三.说教学目标：
知识与技能：
1.通过实验，认识洛伦兹力，理解洛伦兹力跟安培力之间的关系。

会判断洛伦兹力的方向。

2.了解洛仑兹力公式的推导，会计算洛伦兹力的大小。

3.会运用洛伦兹力对运动电荷不做功分析带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，并能推导其半径和周期。

过程与方法：
1. 观看“神奇的极光”幻灯片，复习安培力，从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛仑兹力的作用。

分析讨论形成洛伦兹力的概念。

2.通过观察阴极射线管中电子束在磁场中的偏转实验探究洛伦兹力的方向，总结归纳出左手定则，体验研究物理学的实验方法。

3.利用多媒体课件对比安培力和洛伦兹力，建立电流的微观模型，导出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。

4.分析论证、实验验证，探究微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。

提高学生的分析探究能力。

情感态度与价值观：
1.由实验观察得知洛伦兹力的存在及洛伦兹力方向判定，培养实事求是的科学态度。

2.由建立模型推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。

3.由推理分析、实验验证微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律，提高学生的分析探究能力，树立科学思想。

教学目标依据：依据高中物理新课程标准。

重点、难点分析：
1．重点：⑴、安培力是洛伦兹力的宏观表现；
⑵、根据F洛、V、B三者的方向关系，会判断洛伦兹力方向；
⑶、会计算洛伦兹力大小。

重点依据：掌握了以上两点，才能全面深刻地认识洛伦兹力，是后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，是力、电、磁综合问题学习的基础。

2．难点：⑴、洛伦兹力公式的推导；
⑵、微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。

难点依据：洛伦兹力探究学习过程中，学生从宏观到微观是难点，运用已有知识推理分析问题其能力要求较高。

四.说教法、学法
在教学中以实验探究方法为主，辅之讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法，教学中注重启发学生的思维，培养学生间协作精神，加强师生间的双向活动。

五.说教学过程
探究一：洛仑兹力
1、新课引入（提出问题--猜想假设--实验观察）
推理：观赏了美丽、神奇的极光照片，从英国科学杂志《自然》2002粘4月11日刊登论文讲述了地磁场日益严重的弱化，导致一些人造卫星出现电子故障，引起科学界对这个问题的普遍关注。

在领略奇妙物理现象的同时，引发对环境思考，体会地球的和谐与脆弱，激发保护环境意识。

情景史料引入，引人入胜。

实验探究一：提出问题—猜想假设—实验验证
①当一段直导线垂直放置在磁场中时不受安培力的作用，当直导线垂直与磁场方向并且通上电流以后有最大安培力的作用，电流在磁场中受到安培力作用。

②电流是怎样形成？
③磁场对这些运动着的电荷是否也有作用力？
学生猜想：磁场对运动电荷有（无）作用力
验证：演示实验—射线管（激起求知欲好奇心）
现象：在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的，若把射线管放在磁铁的磁场中，电子束运动的径迹发生了弯曲。

说明：运动电荷受到磁场的作用力-------洛伦兹力。

介绍阴极射线管：
从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到真空管中的惰性气体，使惰性气体发光，可以显示电子束的运动轨迹。

（1）实验现象：在没有外加磁场时，电子束沿直线运动；如果把射线管放在蹄形磁体的两极间，荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲。

通过演示实验“阴极射线在磁场中的偏转”让学生确信洛伦兹力的存在，发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系，推断洛伦兹力的方向可以依照左手定则来判断。

实验结论：运动电荷确实受到了磁场力的作用。

（板书）：一、洛伦兹力——物理上把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。

概念的强调有助于学生形成严谨的科学态度
荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。

被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。

探究二：洛仑兹力方向（提出问题--猜想假设--实验验证—总结练习）
提出问题：我们回顾一下电流形成和电流方向的规定；安培力方向的判定方法：左手定则。

根据上面实验的一束电子流在磁场中的偏转情况，洛伦兹力又是安培力的微观表示，你能否分析得到一个判断洛仑兹力方向的方法呢？
猜想假设：磁场对电流的作用力实质上就是磁场对运动电荷作用力。

也就是说洛伦兹力可能与电荷的运动方向、磁场方向有关。

安培力的方向用左手定则来判断，洛伦兹力是否也可以采用同样方法。

实验验证：观察阴极射线的电子流在磁场中的运动，先判断电流的方向，用左手定则判断安培力的方向，推断得到电子的受力方向。

由学生交流自己的判断方法。

总结练习：今天同学们共同研究得出洛仑兹力方向使用左手可以判定，总结刚才左手判断的方法，就是左手定则，练习教材课后题。

通过练习提醒学生注意：电荷所受的洛伦兹力既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向。

即垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面。

若不垂直怎样，设疑引思考。

探究三：洛仑兹力大小（建立模型—小组讨论—得出结论）
建立模型：以上的我们讨论了洛仑兹力的方向跟磁场方向和运动电荷的速度方向有关。

那么洛仑兹力的大小与那些因素有关呢？
小组讨论：安培力是洛仑兹力的宏观表现，要确定洛仑兹力大小，首先要从微观角度上分析确定电流强度大小。

根据以前学习的知识，同学们回忆一下：在t秒内有多少个电荷通过导体某一截面？电流强度的微观表达式是什么？
电流微观表达式：I=nqvs (n:单位体积自由电荷数；q:每个自由电荷电荷量；v:电荷定向移动平均速率；s:导体横截面积。

)
载流导线所受安培力：F=BIL （B与I垂直）
F=(nqvs)BL=(nLs)qvB (nLs为这段导线含有的运动电荷数)
得F洛=qvB (电荷q所受的洛伦兹力)
得出结论：F洛=qvB （B⊥V时）
F洛=0 （B∥V时）
探究四：研究带电粒子在磁场中运动(引导学生用理论解决实际问题，培养实践能力。

)
电视显像管的工作原理
思考与讨论：
1.如何使电子束打在荧光屏A点和B点？
2.再由B逐渐向A点移动，磁场该怎样变化？（拓展思路）
研究性学习：
1、今天我们学习了带电粒子的运动方向垂直于磁场方向的情形，请同学们自己研究学习（1）B∥V，（2）B⊥V，（3）B与V成θ角，三种情形中洛仑兹力和带电粒子的运动规律。

2、在许多科学仪器和工业设备，例如质谱仪，粒子加速器，电子显微镜，磁镜装置，霍耳器件中，洛伦兹力都有广泛应用。

3、既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力对运动电荷不作功，何以安培力能对载
流导线做功呢？实际上洛伦兹力起了传递能量的作用，它的一部分阻碍电荷运动作负功，另一部分构成安培力对载流导线作正功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。

作业、（1）阅读教材信息浏览“地磁与极光”。

（2）并把P124 1—4做到作业本上。

六.说板书设计
3.5 磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
定义：运动电荷在磁场中受到的力
二、洛伦兹力的方向
1.判定--左手定则
2.特点：B和V方向不一定垂直，F洛必垂直于B、V确定的平面。

三、洛伦兹力的大小
F洛=qvB （B⊥V时）
F洛=0 （B∥V时）
F洛=qvBsinθ
（B与V有夹角θ）
四、洛伦兹力的应用
七.说教学效果
由于这节课有实验、课件等增加了课堂的容量。

在教学方法上采用了“引导--探究--总结”的的教学方法，学生的学习积极性很高，能主动的融入到课堂中，顺利的完成了教学任务。