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1、課題:探究洛倫茲力 【課時安排】 1課時 【教學(xué)內(nèi)容分析】 本章選自高中物理選修3—1（廣東教育出版社）第3章《磁場》的第2節(jié)《探究洛倫茲力》。這節(jié)內(nèi)容從磁鐵使陰極射線管中電子流發(fā)生偏轉(zhuǎn)這一實驗現(xiàn)象出發(fā)，經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理得到磁場對運動電荷的作用力的公式，及其作用力的方向判斷，最后列舉例題，加深學(xué)生對知識的鞏固。 本章教材從生活中的磁現(xiàn)象、判斷規(guī)律、應(yīng)用這三個階段逐步展開。教材的前兩節(jié)讓學(xué)生開始認(rèn)識生活中的關(guān)于磁和磁場的現(xiàn)象；然后在第三和第五兩節(jié)分別介紹宏觀安培力和微觀洛倫茲力的兩個大小方向等重要規(guī)律和左手定則；而最后第四、第六兩節(jié)分別著重介紹安培力和洛倫茲力的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用。經(jīng)歷這

2、三個階段的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生掌握好關(guān)于磁的一些現(xiàn)象規(guī)律。 第五節(jié)《研究洛倫茲力》的內(nèi)容正是著重講述洛倫茲力的相關(guān)規(guī)律。由可見的宏觀的安培力的研究到微觀的洛倫茲力的研究，它們存在著特殊的關(guān)系，而這存在一定的跨度的，理解能力差的學(xué)生就會出現(xiàn)問題。所以講洛倫茲力這種實質(zhì)上是舊知識的新知識，要注意培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移和類比能力。 【教學(xué)對象分析】 1.學(xué)生的興趣特點 高二的學(xué)生對物理有著較強的操作興趣、因果認(rèn)識興趣。他們希望通過觀察實驗現(xiàn)象，經(jīng)歷思考來理解現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并總結(jié)出其中規(guī)律。 2.學(xué)生的知識基礎(chǔ) 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過磁場、通電導(dǎo)體在磁場中受到安培力作用，左手定則判斷力的方向

3、等知識，故在教學(xué)中要充分利用學(xué)生的已有的知識經(jīng)驗，使學(xué)生積極主動地參與教學(xué)過程。 3.學(xué)生的認(rèn)識困難 （1）從微觀上，無法觀察，難以理解 磁場是不可見的，單個電荷也是不可見的，故很難在現(xiàn)實中作明顯的實驗來探究；即使有相關(guān)的儀器，也因太過于昂貴而令學(xué)校無法配置。故學(xué)生對于微觀上的觀察，很難通過自己的思維、想像來認(rèn)識洛倫茲力，判斷它的方向。 （2）電磁學(xué)與動力學(xué)結(jié)合問題的復(fù)雜性，一種物理現(xiàn)象涉及的物理原理越多，學(xué)生就越難理解。洛倫茲力是電磁學(xué)與動力學(xué)相結(jié)合的問題，考慮的是電荷受到的洛倫茲力而產(chǎn)生的機械效果。這里涉及的內(nèi)容較多，存在一定的困難。 【教學(xué)目標(biāo)】 教學(xué)

4、 目標(biāo) 知識 與技能 1．通過實驗，認(rèn)識洛倫茲力，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向； 2．知道洛倫茲力大小的推理過程，會計算洛倫茲力的大小； 3．理解洛倫茲力對運動電荷不做功； 過程 與方法 1．通過觀察電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)研究洛倫茲力的方向，體驗科學(xué)研究的方法； 2．學(xué)會用左手定則來判定洛倫茲力的方向，體會物理來源于生活. 情感態(tài)度 與價值觀 1．由實驗觀察得知洛倫茲力的存在，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度 2．由理論推導(dǎo)得出洛倫茲力的大小公式，養(yǎng)成嚴(yán)密推理的科學(xué)作風(fēng). 【教學(xué)重點與難點】 重點：1．會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向； 2．掌握垂直進入磁場方向的

5、帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算. 難點：1.理解洛倫茲力對帶電粒子不做功； 2.洛倫茲力的方向的探究，大小的推導(dǎo)，左手定則 【教學(xué)策略】 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)了生本教育的課程理念，在教學(xué)的指導(dǎo)思想上，始終堅持“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的原則，在教學(xué)形式上，采用先學(xué)后教，小組合作，課堂展示的形式通過教師創(chuàng)設(shè)問題情境、有效的設(shè)問引導(dǎo)和小組間共同討論探究為主線，讓學(xué)生親歷物理知識的構(gòu)建過程。 1.重視情境創(chuàng)設(shè)，引發(fā)探究 本文以陰極射線管實驗直接引出，視覺沖擊較強，直接把學(xué)生牢牢吸引到課堂上來。 2.以問題為主線，激發(fā)學(xué)生思維 本教學(xué)將把學(xué)習(xí)的過程設(shè)計成不斷提出問題和解決

6、問題的過程，促使學(xué)生形成強烈的問題意識，使學(xué)生從觀察實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)和提出問題，引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中，對問題進行一系列轉(zhuǎn)化。本節(jié)教學(xué)中從安培力的微觀實質(zhì)到洛侖茲力概念的得出；從安培力的方向判定過渡到洛侖茲力的方向判定；從明確洛侖茲力的方向到推導(dǎo)洛侖茲力的大??；從洛侖茲力概念的逐步建立到研究洛侖茲力的特點及帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動等等。整個過程都是圍繞問題展開，一個問題解決的同時，新的問題又在學(xué)生的腦海中涌現(xiàn)，環(huán)環(huán)相扣，高潮迭起，一氣呵成。到了歸納小結(jié)階段還要將問題延伸到課外，進一步激發(fā)學(xué)生探究的潛能。 3.利用新舊聯(lián)系，促進同化 這堂課中，洛侖茲力概念的“生長點”在于正確揭示安培

7、力的微觀本質(zhì)，在宏觀世界和微觀世界之間架起一座溝通的橋梁；另外，通過宏觀的受力現(xiàn)象來體現(xiàn)微觀的受力現(xiàn)象；通過安培力來經(jīng)數(shù)學(xué)分析、推衍出洛倫茲力的大小。 4.倡導(dǎo)交流與合作，深化探究 在這堂課中我們設(shè)計了較多個人自主探究，協(xié)作學(xué)習(xí)、合作探究、交流討論的環(huán)節(jié)。 【教學(xué)用具】 陰極射線管、磁鐵、電源、導(dǎo)線、教學(xué)PPT課件、導(dǎo)學(xué)案. 【教學(xué)過程】 教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 第一部分：自主學(xué)習(xí) 1. 安培力指的是磁場對__________的作用力.安培力判斷的方法是____定則. 2.洛倫茲力：磁場對 的作用力叫

8、做洛倫茲力.是為了紀(jì)念__________物理學(xué)家_________而命名的. 3.電流在磁場中受到安培力作用，安培力可以看作是_______________所受_______________的宏觀表現(xiàn). 4.洛侖茲力的方向判定——用 判定.四指指向與________電荷的運動方向相同，與_______電荷的運動方向相反. 5.洛侖茲力的大?。?f = ，其中是帶電粒子的運動方向與磁場方向的夾角. （1）當(dāng)=90°時，即v的方向與B的方向垂直時，f= ，這種情況下洛侖茲力最 . （2）當(dāng)=0°時

9、，即v的方向與B的方向平行時，f= ，洛侖茲力最小. （3）當(dāng)v=0時，即電荷與磁場無相對運動時，f= ，這表明了一個重要結(jié)論：磁場只對相對于磁場運動的電荷有作用力，而對相對于磁場靜止的電荷沒有作用力. 6.洛侖茲力不做功：由于洛侖茲力總是垂直于電荷運動方向，因此洛侖茲力總是 做功.它只能改變運動電荷的速度 ，不能改變運動電荷的速度 （或動能）. 課前組織學(xué)生預(yù)習(xí) 請同學(xué)們自主完成下列問題，并將結(jié)果反饋. 學(xué)會預(yù)習(xí)，先學(xué)后教 第二部分：合作探究 環(huán)節(jié)一：實驗探究----探究洛倫茲力存在與否，并研

10、究洛倫茲力的方向. 【觀察一】結(jié)合課本87頁3-5-2與3-5-3裝置進行實驗.并思考下面問題. 【思考一】 1.在沒有加磁場時，電子束的運動軌跡是怎樣的？ 2.將磁鐵靠近陰極射線管，電子束的運動軌跡有什么變化？ 3.改變磁場方向，電子束的運動軌跡又將怎樣變化？ 【活動一】請同學(xué)們通過實驗觀察，以圖示的形式，記錄實驗過程，展示在黑板上. 【討論一】請同學(xué)們根據(jù)黑板展示的圖示，討論下面問題，并展示. 1.洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向有怎樣的關(guān)系呢？ 2.怎樣運用左手定則判斷正負(fù)電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向呢？ 3.洛倫茲力的方向?qū)﹄姾傻倪\動起到怎樣的作用？ 4

11、.洛倫茲力對在磁場中運動的帶電粒子是否做功？為什么？ 進行實驗演示，并設(shè)置情景問題 觀察實驗、拿出紙筆以圖像形式記錄實驗現(xiàn)象，并請一位同學(xué)到黑板上將實驗結(jié)果進行展示 督促學(xué)生認(rèn)真觀察實驗，善于發(fā)現(xiàn)實驗規(guī)律，歸納出洛倫茲力的方向 【核心筆記1】 1.洛倫茲力的方向_______于電荷運動的方向，_______于磁感應(yīng)強度的方向. 2.利用________判斷洛倫茲力.四指指向_____電荷的運動方向，與____電荷運動電荷方向相反. 3.洛倫茲力只改變電荷的_________,不改變______________,所以洛倫茲力對運動電荷 組織學(xué)生歸納得出核

12、心筆記，讓學(xué)生進行展示 參與回答老師提出的問題 【課堂訓(xùn)練一】如圖所示，試判斷帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向？ 教師組織學(xué)生展示 練習(xí)，并小組上臺展示講解習(xí)題 講練結(jié)合，即使反饋與檢測，鞏固左手定則 環(huán)節(jié)二：分析論證洛倫茲力的大小. 【活動二】理論探究：推導(dǎo)洛倫茲力大小的計算公式，并標(biāo)注計算公式中各物理量的意義和單位：（請同學(xué)們閱讀88-89頁，嘗試由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式,建議你按照以下邏輯線索前進） 講解提示：設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的帶電量為q，自由電荷定向移動的平均速率為v，將

13、這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.試分析： 1.這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)量？ 分析：N= ____________________ 2.電流強度I 的微觀表達(dá)式是什么？ 分析：I=___________________ 3.這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？ 分析：F= __________________ 4.每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？ 分析：f= ____________________________ 【討論二】 1.當(dāng)速度v方向與磁感應(yīng)強度B的方向的夾角為0時，洛倫茲力又是多大？ 2.當(dāng)運動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強度B的方

14、向不垂直時，設(shè)夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力為多大？ 【核心筆記2】 1. 洛倫茲力的表_____________適用條件：____________________ 2. 當(dāng)v=0時，f= . 3. 當(dāng)v平行于B時，f= ，洛侖茲力最小. 4. 當(dāng)v垂直于B時，f= ，洛侖茲力最大. 當(dāng)帶電粒子的運動方向與磁場方向的夾角是時，f= (較低要求). 對學(xué)生進行引導(dǎo) 學(xué)生思考，請2位同學(xué)進行講解展示 從安培力的宏觀理論，推導(dǎo)出洛倫茲力的微觀表達(dá)式 環(huán)節(jié)三：遷移應(yīng)用（提示：以下類型題，同學(xué)們可以討論交流，各組交流展示）

15、【課堂訓(xùn)練二】洛倫茲力的大小和方向 在圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q. 試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并標(biāo)出洛倫茲力的方向． 教師組織學(xué)生展示 練習(xí)，討論與交流。并小組上臺展示講解習(xí)題 講練結(jié)合，即使反饋與檢測 課堂小結(jié) 【小結(jié)】本節(jié)課我學(xué)了哪些知識？ 教師提問，引導(dǎo) 學(xué)生從學(xué)習(xí)方法和知識目標(biāo)的角度總結(jié)本節(jié)所學(xué)習(xí)到的知識 讓學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，既是是對本節(jié)課所學(xué)知識的回顧和整理，又可以培養(yǎng)學(xué)生的概括表達(dá)能力和自我評價能力。 布置作業(yè) （一）想一想：如果運動電荷只受洛倫茲力作用，它將做什么樣的運動？

16、 （二）做一做：請你找出洛倫茲力在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的實例，并分析說明之. （三）讀一讀：探究性學(xué)習(xí) 1.請閱讀人教版必修2語文課本《神奇的極光--曹沖》思考：地磁場的洛倫茲力對極光的產(chǎn)生有怎樣的作用？ 2.閱讀《中學(xué)物理教學(xué)參考》2001年第3期17頁《安培力做功的微觀解釋》 思考：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋，為什么安培力做功，但是洛倫茲力卻不做功？ 展示并布置作業(yè) 學(xué)生思考與記錄 提高學(xué)生的邏輯思維能力，同時鞏固和應(yīng)用洛倫茲力的理解。 【板書設(shè)計】 【專家點評】 1. 符合生本教育理念。采用先學(xué)后教，小組互助，課堂展示，當(dāng)堂反饋的方式 2. 作為一個高一下學(xué)期物理平均分排最后，最高分只有一人80分的班級能在課堂大賽中有如此精彩亮相，很讓人震撼。 3. 即形式活躍激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又有嚴(yán)密的物理思維過程、基本的學(xué)習(xí)習(xí)慣、程序要求，讓學(xué)生進一步學(xué)好物理打下基礎(chǔ)。 4. 學(xué)生開心，老師有成就感、外校嘉賓和督學(xué)家長贊不絕口。