洛伦兹力教学设计(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上洛伦兹力教学设计依据人民教育出版社2010年出版的普通高中课程标准实验教科书，授课对象是高中二年级学生。一、 教学任务分析 1.教材的地位和作用 本章选自高中物理选修31（山东科学技术教育出版社）第6章磁场对电流和运动电荷的作用的第2节。这节内容从磁铁偏转电子流这一实验现象出发，经过严密的逻辑推理得到磁场对运动电荷的作用力的公式，及其作用力的方向判断，最后列举例题，加深学生对知识的巩固。本章教材从生活中的磁现象、判断规律、应用这三个阶段逐步展开。教材的前两节让学生开始认识生活中的关于磁和磁场的现象；然后在第三和第五两节分别介绍宏观安培力和微观洛伦兹力的两个大小方向等重

2、要规律和左手定则；而最后第四、第六两节分别着重介绍安培力和洛伦兹力的现代技术应用。经历这三个阶段的系统化学习，有助于学生掌握好关于磁的一些现象规律。 第五节研究洛伦兹力的内容正是着重讲述洛伦兹力的相关规律。由可见的宏观的安培力的研究到微观的洛伦兹力的研究，它们存在着特殊的关系，而这存在一定的跨度的，理解能力差的学生就会出现问题。所以讲洛伦兹力这种实质上是旧知识的新知识，要注意培养学生的知识迁移和类比能力。2.教材内容安排教材首先简单回顾磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成，从而引出猜想安培力和与本节所学的洛伦兹力有一定的联系。这样的安排，在一定程度是符合知识的建构的，从学生已

3、有的知识出发，搭桥、连线，从而在原有的基础上建立新的知识，更加吸引学生，从而达到更好的教学效果。 教材在引出猜想后，通过实验现象探究洛伦兹力的方向，并引出左手定则确定具体方向；之后通过数学分析推理、类比的方法得出洛伦兹力的大小。一步一步地按着正常逻辑思维开展，符合学生的知识构建过程，中间穿插关键而具有引导性的提问，从而引导学生向特定方向思考，达到教学目的。3.课程标准要求通过探究，了解洛伦兹力的定义、方向、大小。能解释生活应用中质谱仪等仪器的原理。把现代技术与授课结合在一起，更加贴进生活，也更易让学生的知识与生活构建联系，从而更容易接受、吸收。这也体现了新课程标准中从生活走向物理，从物理走向社

4、会的理念。提高了学生参与的积极性，吸引学生的兴趣。 4.教材的特点第一，从复习旧知识引入新概念。新概念往往与已经学习过的概念规律之间存在有机的联系，抓住新旧知识之间的联系，从已有知识出发，把新概念自然地引出来，也可以创设学习新概念的物理环境。 第二，从物理原理出发，经过简单的引导、联系、类比，得出洛伦兹力的定义，引出相关规律。教材本身是引导性的作用，对教师的约束较少，有较大的空间自由发挥。 5.教材的处理 （1）完善新旧知识之间的联系，引导回顾磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成，从而使学生把安培力和与本节所学的洛伦兹力联系起来。引导学生根据一定长度的直导线产生的安培力大小，

5、结合数学上线构成面、面构成空间的知识，将一段直导体看成无数个电荷不断位移而构成。每段直流导体都受到安培力的作用，则每个移动的电荷也应受到一个力的作用，而这个力叫做洛伦兹力。从而实现整体过渡到个体，建立洛伦兹力的概念和它与安培力之间的联系。它利用了数学的知识和推衍的技能来解释物理现象，另外，也增加运用了化学的电解食盐水形成离子的知识来帮助理解洛伦兹力的方向，体现了新课程标准对教师学科交叉教学的要求。 二、学情分析1.学生的兴趣特点高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。他们希望通过观察实验现象，经历思考来理解现象产生的原因，并总结出其中规律。 所以在教学中，应充分发挥演示实验的作用，通

6、过教师的引导，激发学生的认知兴趣，充分调动学生学习的积极性和自主性。 2.学生的知识基础 学生已经学习过磁场、通电导体在磁场中受到安培力作用，左手定则判断力的方向等知识，故在教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。 3.学生的认识困难 （1）从微观上，无法观察，难以理解 磁场是不可见的，单个电荷也是不可见的，故很难在现实中作明显的实验来探究；即使有相关的仪器，也因太过于昂贵而令学校无法配置。故学生对于微观上的观察，很难通过自己的思维、想像来认识洛伦兹力，判断它的方向。 （2）电磁学与动力学结合问题的复杂性 一种物理现象涉及的物理原理越多，学生就越难理解。洛伦兹力是电

7、磁学与动力学相结合的问题，考虑的是电荷受到的洛伦兹力而产生的机械效果。这里涉及的内容较多，存在一定的困难。 三、教学目标1.知识与技能： （1）通过实验认识洛伦兹力，知道通电导线所受的安培力是运动电荷所洛伦兹力的宏观表现。 （2）知道影响洛伦兹力方向的因素，了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。 2过程与方法： （1）通过实验研究运动电荷在磁场中的偏转，简单归纳出洛伦兹力的方向跟磁场方向、电磁运动方向的关系。培养学生分析、归纳问题的能力。 （2）通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力，认识物理的技能、处理方法。 （3）理解质谱仪等与洛伦兹力相关的现代技术的结构、原理。 3情

8、感态度与价值观： （1）通过实验以及对、质谱仪、显象管原理的了解，让学生感悟科学是人类创造发明的基础，科学技术可以大大改善我们的生活，从而培养学生将物理问题应用于生产和生活的意识。 （2）让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理假设实验验证”。（3）本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境、有效的设问引导和严谨的实验探究，让学生亲历物理知识的构建过程。四、教学重点与难点重点：了解磁铁使阴极射线管中电子流偏转的原理，以及洛伦兹力的应用。学习和理解洛伦兹力的表达式和方向的判断方法。

9、学会利用洛伦兹力原理解决相关问题。 难点：洛伦兹力的方向的探究，大小的推导，左手定则五、 教学策略本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境、有效的设问引导和严谨的实验探究，让学生亲历物理知识的构建过程。 1.重视情境创设，引发探究 善于创设问题情境，启发学生积极思维，使学生真正成为认识事物的主体。在情境中设置有思考价值、智力上具有挑战性的问题，启发学生学会观察，提出新问题，增强学生学习的针对性，激发学生的兴趣，提高学生学习的内在积极性和主动性。在创设情境时，求真实、生动、直观而又富有

10、启发性。通过演示实验、科学史实、实物、影像资料、图片等等，创设学习情境。例如：本节开始的情境引入阶段，接通220V交流电的白炽灯泡，置于永久磁铁的磁场当中时，灯丝不停地抖动，看到现象学生的思维立即会产生撞击，产生了强烈的求知欲望。又如：通过引入神奇而炫丽的极光视频或图片，但学生对产生这种美丽现象的好奇心，使之产生了强烈的求知欲望。再如：学生已明确洛仑兹力的方向特点、判定法则左手定则后，马上演示通电食盐水在磁场中旋转的实验，学生精神又为之一振，随即展开了热烈的讨论，结合已学到的化学知识，很快明白了旋转的原因，并且明确了液体中电流方向与 离子、离子运动方向的关系，明确了离子和离子在磁场中所受洛仑兹

11、力方向为什么是一致的，规律得到了强化。 2.以问题为主线，激发学生思维 探究式学习也是以问题为中心的学习，问题既是探究的起点，也是贯穿探究活动始终的一条主线。因此，本教学将把探究式学习的过程设计成不断提出问题和解决问题的过程，促使学生形成强烈的问题意识，使学生学会善于从生活现象中发现和提出问题，从观察实验现象中发现和提出问题，引导学生在探究过程中，对问题进行一系列转化：将生活中的实际问题转化为科学探究的问题，将大的问题分解成若干个小的问题，将不可操作的问题转化为可操作的问题，将抽象的问题转化为具体的问题。要引导学生围绕所探究的问题，开展研究方案设计讨论，要组织学生合作实践研究，启发学生对观察到

12、的现象进行分析，引导学生的探究热点、兴奋点，引起学生更深入地思考，形成更浓的学习兴趣。本节教学中从安培力的微观实质到洛仑兹力概念的得出；从安培力的方向判定过渡到洛仑兹力的方向判定；从明确洛仑兹力的方向到推导洛仑兹力的大小；从洛仑兹力概念的逐步建立到研究洛仑兹力的特点及带电粒子在洛仑兹力作用下的运动等等。整个过程都是围绕问题展开，一个问题解决的同时，新的问题又在学生的脑海中涌现，环环相扣，高潮迭起，一气呵成。到了归纳小结阶段还要将问题延伸到课外，进一步激发学生探究的潜能。 3.利用新旧联系，促进同化 教师的教学设计，不仅要充分利用新旧知识间的联系，更要研究新旧知识的不同之处，本设计着重在旧知识上

13、“生长”出新知识，协助学生实现认知同化。这堂课中，洛仑兹力概念的“生长点”在于正确揭示安培力的微观本质，在宏观世界和微观世界之间架起一座沟通的桥梁；另外，通过宏观的受力现象来体现微观的受力现象；通过安培力来经数学分析、推衍出洛伦兹力的大小。 4.倡导交流与合作，深化探究 在探究学习过程中，由于学生经验背景的差异，他们对问题的理解常有不同的表现，这种差异本身构成了一种宝贵的资源。教师应促进学生之间的交流与合作。 要分清哪些问题应当在组内交流，哪些问题应当在组之间交流，哪些问题可以在同学之间交流，哪些问题应当在师生之间交流。在这堂课中我们设计了较多个人自主探究，协作学习、合作探究、交流讨论的环节。

14、 5.借助媒体展示，内化探究 多媒体以其本身特有的功能而具备了趣味性的特点。它提供的许多可能往往是我们普通教学手段难以企及的。例如：本节中我们用Flash动画演示了安培力的微观本质是洛仑兹力，而洛仑兹力的宏面表现为安培力，为判定洛仑兹力的方向，推导洛仑兹力大小的公式奠定了基础。用动画演示了洛仑兹力的特点：只改变速度的方向，不改变速度的大小。带电粒子垂直射入匀强磁场，只受洛仑兹力作用时为什么会做匀速圆周运动。带电粒子射入匀强磁场且与磁场有一夹角时，粒子所做的等距螺旋线运动等。使学生茅塞顿开，印象深刻。最后用多媒体课件向学生介绍了回旋加速器、磁流体发电机，地磁场、太阳风、极光等知识，学生通过色彩丰

15、富的动态画面，看到了洛仑兹力在工农业生产、生活、科学研究、探索自然界奥秘等方面的重大作用，感受到了物理知识有广泛应用前景，体验到了物理学科对时代发展的深远意义，从而极大地激发起学生的学匀热情。其教育意义远远胜过了空洞的说教。七、教学过程（一）引入新课【事件1】教师：（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，通过左手定则应用：解释极光，回顾可判断通电导体在磁场中受到的力的方向【教学设计说明】通过演示实验创设问题情境，引入新课，一方面为学生学习反冲运动提供了形象直观的感性认识，另一方面从生活走向物理，有利于激发学生的浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望。（二）讲授新课1.洛伦兹力的方向 教师讲述：运

16、动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。 我们用安培定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。 （投影） 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 那到底是不是这样的呢，我们用阴极射线管实验来研究一下： 磁场方向不变，洛伦兹力方向与电子束运动方向的的关系 ：磁场方向电子束

17、运动方向洛伦兹力方向垂直纸面向外从左到右向上从右到左向下垂直纸面向里从左到右向下从右到左向上实验结论： 当磁场方向不变时，运动方向改变，洛伦兹力方向也改变 。 2、电子束运动方向不变，洛伦兹力方向与磁场方向的的关系 ：电子束运动方向磁场方向洛伦兹力方向从左到右垂直纸面向外向上垂直纸面向里向下从右到左垂直纸面向外向下垂直纸面向里向上实验结论：当运动方向不变时，磁场方向改变，洛伦兹力方向也改变。综上两个实验得出：洛伦兹力方向与磁场方向和电荷运动方向有关，且洛伦兹力方向与磁场方向垂直，与电荷运动方向也垂直，也就说，完全符合用安培定则来判断洛伦兹力所受到的力的方向。2.洛伦兹力的大小磁场对运动点电荷的

18、作用力。1895年荷兰物理学家H.A.洛伦兹建立经典电子论时，作为基本假设提出来的，现已为大量实验证实。洛伦兹力的公式是fqvB。式中q、v分别是点电荷的电量和速度；B是点电荷所在处的磁感应强度。洛伦兹力的大小是fqvBsin，其中是v和B的夹角。洛伦兹力的方向循右手螺旋定则垂直于v和B构成的平面，为由v转向B的右手螺旋的前进方向（若q为负电荷，则反向）。由于洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向，所以它对电荷不做功，不改变运动电荷的速率和动能，只能改变电荷的运动方向使之偏转。 洛伦兹力既适用于宏观电荷，也适用于微观荷电粒子。电流元在磁场中所受安培力就是其中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。导体回路在

19、恒定磁场中运动，使其中磁通量变化而产生的动生电动势也是洛伦兹力的结果，洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力。 如果电场E和磁场B并存，则运动点电荷受力为电场力和磁场力之和，为fq（EvB），左式一般也称为洛伦兹力公式。 洛伦兹力公式和麦克斯韦方程组以及介质方程一起构成了经典电动力学的基础。在许多科学仪器和工业设备，例如谱仪，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。 值得指出的是，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作功呢？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

20、功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。【教学设计说明】教师通过对演示实验的讲解逐步引导学生用左手定则加深了学生对洛伦兹力的理解，在教师引导的过程中培养了学生逻辑思维的能力和分析问题解决问题的能力。（三）课堂小结近现代物理学、化学研究。逐步由宏观发展到微观本质研究。此时需要有一些能够深入物质内部微观结构的技术手段，其中的质谱仪和回旋加速器是两个典型代表，两个装置的设计者都获得了诺贝尔物理学奖。 【教学设计说明】让学生自己总结本节课所学内容，既是是对本节课所学知识的回顾和整理，又可以培养学生的概括表达能力和自我评价能力。（四）布置作业复习课本内容,完成课后习题。【教学设计说明】提高学生的逻辑思维

21、能力，同时巩固和应用洛伦兹力的理解。八、教学反思 (1)思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。 （2）在教学目标上要重视了学生的全面发展，将知识与能力并重，学习与创新并重。 (3)在课堂教学中，为学生提供优质的舞台，在这舞台上学生是主角。在尽情表演发挥的同时练就了各方面的能力；在教学的各个环节中，探索、提问穿插于整节教学过程，在这过程中，学生受到了探究科学的体验和经历的熏陶、掌握了正确的学习方法和思维方法。 (4)在教学手段上充分运用了媒体技术，极大提高了教学效果，激发了学生高涨的学习热情。专心-专注-专业