洛伦兹力--教学设计

《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计

一、教学设计思路

本设计课题是“运动电荷在磁场中受到的力”，人民教育出版社的《普通高中课程标准实验教科书》（选修3-1），物理第三章第5节内容，该课题放在“通电导线在磁场中受到的力”内容之后，意味教材引导教师利用安培力导出洛伦兹力的大小、方向，绝大多数教师在平时的也是采用此思路展开教学的；但新课程倡导探究式学习，强调科学与社会、生活实践的联系，强调对过程和方法的学习，为了让学生成为教学活动的主体，把教学的重点由学习物理知识变为探索知识的过程，以情景设疑让学生主动思考，鼓励学生大胆猜想，设计实验探究、验证猜想，得出结论；其探究过程体现在洛伦兹力方向的判定法则，定性探究洛伦兹力的大小，理论定量探究洛伦兹力的大小，实验与理论、验证与探究充分表现在课堂教学设计中。

二、教学目标

1.知识与技能目标

（1）知道什么是洛伦兹力。

（2）会用洛伦兹力解答实际生活中的有关问题。

（3）会用左手定则判断有关带电粒子在磁场中受洛伦兹力方向的问题。

2.过程与方法目标

（1）通过猜想、实验探究洛伦兹力的方向研究来培养学生科学思维能力和观察能力。（2）通过猜想、实验定量探究洛伦兹力的大小培养学生分析推理能力和应用知识的能力。

3.情感态度与价值观目标

（1）通过“设问—猜想—探究—推理”来体会科学研究最基本的思维方法。

（2）再合作探究的过程中，培养学生团结协作的精神。

（3）体会物理学习中的逻辑美，规律的统一，联系生活，激发求知的热情。

三、教学重点

（1）洛伦兹力的大小和方向的判定。

（2）初步掌握科学探究的过程。

四、教学难点

（1）左手定则的生成过程及应用。

（2）实验定量探究洛伦兹力的大小。

五、教具

圆形磁铁、有显像管的电视机、自治旋转液体实验装置、显像管、多媒体设备

六、教学过程

（一）课题引入

创设情景、设置疑问

师：在上课前，让我们一起做一个有趣的实验，即通过摄像头把这位同学的图像送到了电视机里，我把这根“魔盒”靠近荧光屏（稍停顿），与刚才相比发生了什么新的现象呢？

生（预测）：变形了或走样了或侧移了……

师：魔盒真有这样的魔力吗？（动作：拿出磁铁，吸引铁钉）这是什么？

生（预测）：磁铁。

师：为什么磁铁靠近电视机，就会发生这种现象呢？带着这个问题，今天我们一起学习《运动电荷在磁场中受到的力》（动作：关闭电视机电源开关）

【设计说明】

从生活中发现问题，创设情境，激发热情，引入新课。

（二）新课教学

师：上节课已经学习了《电导线在磁场中受到的力》，请同学们猜一猜运动电荷在磁场中是否会受到的力呢？（课件展示：问题1）

生（预测）：有、不一定有……

师：物理学是一门以实验为基础的学科，要用实验去探究同学们的猜想是否正确，我们需要磁场和运动电荷，今天我给同学们带来一套自制实验装置：这是一个圆形塑料容器，中间是一碳棒，四周是一铁环，如果碳棒和铁环分别与电源的正负极连接，则就形成一个辐射电场（课件展示），再向容器内倒入碳酸钠溶液，碳酸钠被电离成可自由移动的钠离子和碳酸根离子，先以钠离子为研究对象，则钠离子将在电场的作用下由中间向四周沿着做定向运动，于是，就获得了钠离子；对于磁场可由容器底部的环形磁铁提供，下面同学们按照导学案上的实验步骤和组内分工，进行实验去探究运动电荷在磁场中是否会受到力的作用。

生：分组进行实验

师：同学们已完成实验操作，哪位同学能代表你组展示实验记录结果？

生（预测）：液体旋转了或运动电荷在磁场受到了力作用。

师：是由于磁场对钠离子有力的作用，使钠离子旋转，于是液体也就转动了。

师：像这种运动电荷在磁场中受到的力，在物理学上，叫：洛伦兹力（板书：一、洛伦兹力）,这是以荷兰物理学家洛伦兹力名字命名的（课件展示：洛伦兹和洛伦兹力）

【设计说明】

1.将猜想与假设、方案设计、实验操作、结果分析、得出结论这一完整的实验探究过程作呈现，告诉学生实验在物理学学习过程中的重要性；

2.利用自治仪器，学生分组做“旋转液体”实验，来引导学生探究运动电荷在磁场中确实受到的力，给学生耳目一新的感觉，并由学生自己动手实验探究得到结论，对于他们各方面能力都有所提高。

师：我们知道，力是矢量，有大小和方向，结合刚才的实验和已有的知识，请再猜一猜：洛伦兹力的方向与哪些因素有关呢？（课件展示：问题2）

生（预测）：与磁场的方向有关，与运动电荷的速度方向有关……（副板书）

师：要研究这样一量和多量的关系，用什么方法？

生（预测）：控制变量法

师：让我们回到刚才的实验，如何获得这三个物理量的方向呢？（课件展示）

生（预测）：根据正负接线柱可以知道速度的方向

根据磁场的N极和S极可以知道磁场的方向

根据液体的旋转方向可以知道力的方向……

师：为了便于记录实验结果，请大家看我的示范：这是鲜花泥，放在红线的上方，如果速度方向由碳棒沿红线指向边缘，则这样插上带有速度方向的薄片；如果磁场方向垂直于容器底部向上，则插上带有磁场方向的薄片；如果液体逆时针转动，则这样插上带有力方向的薄片，好的，根据实验步骤和组内分工，开始实验。

生：分组进行实验

师：指导学生进行实验

师：我看同学们已完成实验操作，请各小组到前面来展示你们组的实验记录结果，让力的方向指向同学们

生：四组代表到前面展示记录结果，

师：看看刚才的猜想洛伦兹力的方向与B的方向、v的方向有关是否正确？

生（预测）：正确，因为如果改变磁场的方向或改变电荷运动速度方向，力的方向会发生变化……