1.2磁场对运动电荷的作用力 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 89.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 21:05:46 | ||
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文档简介
教学设计
课题 1.2磁场对运动电荷的作用力
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节课是在学习了磁感应强度、安培力的基础上对安培力的延续，即进一步研究通电导线在磁场中受安培力作用的微观本质，重在让学生理解什么是洛伦兹力，并掌握洛伦兹力的方向判断和大小的计算，它也是后续学习带电粒子在匀强磁场中运动的知识基础。教材内容以实际问题为背景，增加学生对磁场对运动电荷作用力的兴趣和实际应用的认识。本节课在整个电磁学单元中具有重要地位，为后续学习磁场中的电磁感应、电磁波等内容奠定基础首 先从演示实验入手，认识到运动电荷会受到磁场的作用力，思考安培力与洛伦兹力的关系，得出洛伦兹力是安培力的微观本质，通过建立流体的微观模型，推导出洛伦兹力大小的表达式，在学生学习的过程中，在演示实验中培养学生观察、实验和逻辑推理相结合的能力。在推导洛伦兹力的过程中，培养学生模型构建的能力和基于模型进行推理的能力，通过分析生活中的实例，掌握用左手定则判断洛伦兹力的方向，掌握洛伦兹力的大小计算。
学情分析
学生已经学习了安培力的大小和方向，同时还认识到没有电流时就没有安培力，而电荷的定向移动形成电流，具备一定的知识基础。通过前面的学习，学生已经初步具备逻辑推理能力，能够联想运动电荷，受到洛伦兹力，学生已经具备了初步的实验、观察、推理的能力。本节课基于实验现象入手，引导学生分析判断，学生容易达成目标。学生前期已经学习了电流的微观表达式的推导，对于流体模型有基本的认识，对于推导洛伦兹力有正向迁移作用，对于显像管学生比较陌生，建议多用图片和视频展示，促进学生生成图景，加深对知识的理解。
学习目标
1.物理观念：通过理论和观察实验，了解洛伦兹力，并能够判断洛伦兹力的方向方法和计算洛伦兹的大小 2.科学思维：对实验现象的定性和定量分析并进行科学推理，找出规律形成结论，沿用力学的分析方法，分析速度与磁场不垂直时，通过矢量分析计算洛伦兹力等思维方法 3.科学探究：通过实验现象，分析运动的原因，提高分析问题的能力，结洛伦兹力的大小和理论探究，以提高科学探究能力 4.科学态度与责任：通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程，对生活中的物理现象产生兴趣，增加对科学的喜爱
学习重点难点
教学重点：会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。掌握洛伦兹力大小的计算。 教学难点：洛伦兹力方向的判断。
教学辅助支持
阴极射线管、磁铁、ppt、多媒体视频
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环 节 一 洛 伦 兹 力 的 方 向播放极光的视频，教师引导极光现象是怎样产生的呢？教师介绍带电粒子在地磁场的作用下运动方向发生了改变。引导学生猜想磁场对运动电荷有力的作用。能否用学过的知识支持我们的猜想。 引导学生复习安培力是磁场对通电导线的作用力， 而带电粒子的定向移动形成了电流。磁场对通电导线的作用力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？ 内容1演示实验观察阴极射线在磁场中的偏转 【情境导入】 如图所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中向下发生了偏转(1)在没有外在磁场时，观察到电子束运动轨迹是什么样的？ 电子束的直线运动说明了什么？ (2)蹄形磁铁靠近电子射线管，发现运动轨迹发生了偏转，说明什么 （3）再次观察演示实验,把磁极对调，分析实验现象，引导学生猜想洛伦兹力方向跟什么因素有关。 师生共同总结;磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 内容2洛伦兹力的方向怎样确定【问题引领】同学们想一下，在上一节课中我们是如何确定安培力方向的 ？洛伦兹力的方向如何判定的？ 实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转方向，并改变磁场方向，在黑板上作图表示，验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判定。 洛伦兹力的方向-------左手定则 1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 2.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。 3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。 练习1:试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则( ) A ①是带正电的粒子 B ②是带正电的粒子 C ③是带正电的粒子 D ③是不带电的粒子 学生讨论猜想极光产生的原因，磁场对运动电荷 有力的作用。 学生观察实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动（不受力），将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲（受力了）猜想成立。 学生猜想洛伦兹力方向可能和磁场方向有关。 学生猜想洛伦兹力的方向可能也可以用左手定则来判断 学生思考、讨论、交流安培力的方向可以用左手定则来判定。引导学生总结洛伦兹力方向的判断-左手定则的内容。 小组讨论展示结果学生对宇宙的秘密比较向往，通过美丽的极光吸引学生的注意力及其疑问引发思考，从而创设良好的教学情景导入新课 使学生对安培力和洛伦兹力的关系有一定的心里预设，为洛伦兹力的方向和大小的探究打下伏笔。 引导学生注意观察实验现象，并进行理论分析 培养学生分析推理-猜想-实验验证-得出结论的思维方法。 通过电流和电荷运动关联，找到使用左手定则判断运动电荷在磁场受力的方法。 能正确应用左手定则判断洛伦兹力方向，提高学生的分析判断能力 达成目标1.2 小结 1.F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 2.洛伦兹力不做功环 节 二 洛 伦 兹 力 的 大 小 内容 3、洛伦兹力的大小 探究讨论 【问题】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判断方法相同，大小是否也存在某种联系呢？能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力呢？ 【问题情境】若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。求 （1）电流强度I。 （2）通电导线所受的安培力。 （3）这段导线内的自由电荷数。 （4）每个电荷所受的洛伦兹力。 师生共同总结F洛= qvB 适用条件：速度方向与磁场方向垂直 问题引领：电荷的运动方向与磁场平行时不受力，如果运动方向与磁场方向既不平行也不垂直，洛伦兹力的大小又如何？ （教师引导可仿照安培力大小一般式的方法） 师生共同总结： 在一般情况下，当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力为F=qvBsinθ 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ 安培力与洛伦兹力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观表现 练习2:匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力方向 学生思考讨论总结完成推导 （1）I=nqsv （2）F安＝ILB＝（nqsv）LB （3）总电荷数：nsL （4）F洛=FA/nsL= qvB 学生讨论推导一般情况下当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力 学生小组讨论展示结果 结合教材的思考与讨论、根据学生的认知规律将复杂的问题简单化，设置4个小问题让学生依次去探究、为学生提供解决问题的线索，降低解题的难度，锻炼学生的逻辑推理能力，再推导的过程中 渗透宏观世界与微观世界的联系。 将安培力的知识迁移到本节内容的学习，将安培力和洛伦兹力的大小关系作对比，既能自然地推导出洛伦兹力的大小问题，又能将洛伦兹力和安培力的处理方法有效统一提高教学效率。 达成目标1、2 加深学生对洛伦兹力公式的理解小结： 1.洛伦兹力的方向-左手定则 2．洛伦兹力的大小 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ环节三内容 三．电子束的磁偏转 （一）教师引导：阅读教材第九页电子束的偏转认识显像管结构及工作原理。 思考与讨论： 1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 2.要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？ 3.要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 师生共同总结： 1、主要构造: 电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成 2．原理：(1)电子枪发射电子． (2)电子束在磁场中偏转． (3)荧光屏被电子束撞击时发光． （二）、电视显像管的工作原理 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，这样光点就可以移动，这技术叫扫描。我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。 学生讨论1.应该加一个向外的磁场 2应该加一个向里的磁场 3先加向里逐渐减弱的磁场，然后再加向外逐渐增强的磁场。 通过对电子束次偏转的再思考培养学生科学推理的能力，是洛伦兹力方向判断的再次应用。 课堂小结1.洛伦兹力的方向 2.洛伦兹力的大小 3.电子束的磁偏转
板书设计
第2节 磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。 1.洛伦兹力的方向-左手定则。 2. 左手定则内容; 二、洛伦兹力的大小 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 三、电子束的磁偏转
作业与拓展学习设计
课本第10页1、2 拓展学习：美丽的极光为什么总是出现在两极
特色学习资源分析、技术手段应用说明
考虑到传统演示实验的重要性，又存在传统实验的演示不清楚，学生对某些细节观察不能很到位的问题，结合多媒体演示，让学生更好的观察与理解实验现象。为了让学生成为教学活动的主体，把教学的重点有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，是为推导过程铺设台阶，根据学生的实际情况让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。
教学反思与改进
洛伦兹力与安培力有着密切的联系，通过知识迁移的方法，学生较好的理解洛伦兹力计算表达式和用左手定则判断洛伦兹力方向的方法。但要注意区别安培力和洛伦兹力的不同点，加深学生对两个概念的，针对洛伦兹力的应用，通过认识、了解显像管的结构、原理，体会电子束的磁偏转，同时重点放在对知识的拓展上。
课题 1.2磁场对运动电荷的作用力
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节课是在学习了磁感应强度、安培力的基础上对安培力的延续，即进一步研究通电导线在磁场中受安培力作用的微观本质，重在让学生理解什么是洛伦兹力，并掌握洛伦兹力的方向判断和大小的计算，它也是后续学习带电粒子在匀强磁场中运动的知识基础。教材内容以实际问题为背景，增加学生对磁场对运动电荷作用力的兴趣和实际应用的认识。本节课在整个电磁学单元中具有重要地位，为后续学习磁场中的电磁感应、电磁波等内容奠定基础首 先从演示实验入手，认识到运动电荷会受到磁场的作用力，思考安培力与洛伦兹力的关系，得出洛伦兹力是安培力的微观本质，通过建立流体的微观模型，推导出洛伦兹力大小的表达式，在学生学习的过程中，在演示实验中培养学生观察、实验和逻辑推理相结合的能力。在推导洛伦兹力的过程中，培养学生模型构建的能力和基于模型进行推理的能力，通过分析生活中的实例，掌握用左手定则判断洛伦兹力的方向，掌握洛伦兹力的大小计算。
学情分析
学生已经学习了安培力的大小和方向，同时还认识到没有电流时就没有安培力，而电荷的定向移动形成电流，具备一定的知识基础。通过前面的学习，学生已经初步具备逻辑推理能力，能够联想运动电荷，受到洛伦兹力，学生已经具备了初步的实验、观察、推理的能力。本节课基于实验现象入手，引导学生分析判断，学生容易达成目标。学生前期已经学习了电流的微观表达式的推导，对于流体模型有基本的认识，对于推导洛伦兹力有正向迁移作用，对于显像管学生比较陌生，建议多用图片和视频展示，促进学生生成图景，加深对知识的理解。
学习目标
1.物理观念：通过理论和观察实验，了解洛伦兹力，并能够判断洛伦兹力的方向方法和计算洛伦兹的大小 2.科学思维：对实验现象的定性和定量分析并进行科学推理，找出规律形成结论，沿用力学的分析方法，分析速度与磁场不垂直时，通过矢量分析计算洛伦兹力等思维方法 3.科学探究：通过实验现象，分析运动的原因，提高分析问题的能力，结洛伦兹力的大小和理论探究，以提高科学探究能力 4.科学态度与责任：通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程，对生活中的物理现象产生兴趣，增加对科学的喜爱
学习重点难点
教学重点：会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。掌握洛伦兹力大小的计算。 教学难点：洛伦兹力方向的判断。
教学辅助支持
阴极射线管、磁铁、ppt、多媒体视频
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环 节 一 洛 伦 兹 力 的 方 向播放极光的视频，教师引导极光现象是怎样产生的呢？教师介绍带电粒子在地磁场的作用下运动方向发生了改变。引导学生猜想磁场对运动电荷有力的作用。能否用学过的知识支持我们的猜想。 引导学生复习安培力是磁场对通电导线的作用力， 而带电粒子的定向移动形成了电流。磁场对通电导线的作用力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？ 内容1演示实验观察阴极射线在磁场中的偏转 【情境导入】 如图所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中向下发生了偏转(1)在没有外在磁场时，观察到电子束运动轨迹是什么样的？ 电子束的直线运动说明了什么？ (2)蹄形磁铁靠近电子射线管，发现运动轨迹发生了偏转，说明什么 （3）再次观察演示实验,把磁极对调，分析实验现象，引导学生猜想洛伦兹力方向跟什么因素有关。 师生共同总结;磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 内容2洛伦兹力的方向怎样确定【问题引领】同学们想一下，在上一节课中我们是如何确定安培力方向的 ？洛伦兹力的方向如何判定的？ 实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转方向，并改变磁场方向，在黑板上作图表示，验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判定。 洛伦兹力的方向-------左手定则 1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 2.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。 3.洛伦兹力跟安培力一样，遵守左手定则。 练习1:试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则( ) A ①是带正电的粒子 B ②是带正电的粒子 C ③是带正电的粒子 D ③是不带电的粒子 学生讨论猜想极光产生的原因，磁场对运动电荷 有力的作用。 学生观察实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动（不受力），将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲（受力了）猜想成立。 学生猜想洛伦兹力方向可能和磁场方向有关。 学生猜想洛伦兹力的方向可能也可以用左手定则来判断 学生思考、讨论、交流安培力的方向可以用左手定则来判定。引导学生总结洛伦兹力方向的判断-左手定则的内容。 小组讨论展示结果学生对宇宙的秘密比较向往，通过美丽的极光吸引学生的注意力及其疑问引发思考，从而创设良好的教学情景导入新课 使学生对安培力和洛伦兹力的关系有一定的心里预设，为洛伦兹力的方向和大小的探究打下伏笔。 引导学生注意观察实验现象，并进行理论分析 培养学生分析推理-猜想-实验验证-得出结论的思维方法。 通过电流和电荷运动关联，找到使用左手定则判断运动电荷在磁场受力的方法。 能正确应用左手定则判断洛伦兹力方向，提高学生的分析判断能力 达成目标1.2 小结 1.F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 2.洛伦兹力不做功环 节 二 洛 伦 兹 力 的 大 小 内容 3、洛伦兹力的大小 探究讨论 【问题】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判断方法相同，大小是否也存在某种联系呢？能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力呢？ 【问题情境】若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。求 （1）电流强度I。 （2）通电导线所受的安培力。 （3）这段导线内的自由电荷数。 （4）每个电荷所受的洛伦兹力。 师生共同总结F洛= qvB 适用条件：速度方向与磁场方向垂直 问题引领：电荷的运动方向与磁场平行时不受力，如果运动方向与磁场方向既不平行也不垂直，洛伦兹力的大小又如何？ （教师引导可仿照安培力大小一般式的方法） 师生共同总结： 在一般情况下，当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力为F=qvBsinθ 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ 安培力与洛伦兹力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观表现 练习2:匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力方向 学生思考讨论总结完成推导 （1）I=nqsv （2）F安＝ILB＝（nqsv）LB （3）总电荷数：nsL （4）F洛=FA/nsL= qvB 学生讨论推导一般情况下当电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ时，电荷受的洛仑兹力 学生小组讨论展示结果 结合教材的思考与讨论、根据学生的认知规律将复杂的问题简单化，设置4个小问题让学生依次去探究、为学生提供解决问题的线索，降低解题的难度，锻炼学生的逻辑推理能力，再推导的过程中 渗透宏观世界与微观世界的联系。 将安培力的知识迁移到本节内容的学习，将安培力和洛伦兹力的大小关系作对比，既能自然地推导出洛伦兹力的大小问题，又能将洛伦兹力和安培力的处理方法有效统一提高教学效率。 达成目标1、2 加深学生对洛伦兹力公式的理解小结： 1.洛伦兹力的方向-左手定则 2．洛伦兹力的大小 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ环节三内容 三．电子束的磁偏转 （一）教师引导：阅读教材第九页电子束的偏转认识显像管结构及工作原理。 思考与讨论： 1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 2.要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？ 3.要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 师生共同总结： 1、主要构造: 电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成 2．原理：(1)电子枪发射电子． (2)电子束在磁场中偏转． (3)荧光屏被电子束撞击时发光． （二）、电视显像管的工作原理 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，这样光点就可以移动，这技术叫扫描。我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。 学生讨论1.应该加一个向外的磁场 2应该加一个向里的磁场 3先加向里逐渐减弱的磁场，然后再加向外逐渐增强的磁场。 通过对电子束次偏转的再思考培养学生科学推理的能力，是洛伦兹力方向判断的再次应用。 课堂小结1.洛伦兹力的方向 2.洛伦兹力的大小 3.电子束的磁偏转
板书设计
第2节 磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。 1.洛伦兹力的方向-左手定则。 2. 左手定则内容; 二、洛伦兹力的大小 1）当v//B时：F洛=0 2）当 v⊥B时：F洛=qvB 3）当v既不∥，又不⊥于B时：F洛=qvBsinθ F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 三、电子束的磁偏转
作业与拓展学习设计
课本第10页1、2 拓展学习：美丽的极光为什么总是出现在两极
特色学习资源分析、技术手段应用说明
考虑到传统演示实验的重要性，又存在传统实验的演示不清楚，学生对某些细节观察不能很到位的问题，结合多媒体演示，让学生更好的观察与理解实验现象。为了让学生成为教学活动的主体，把教学的重点有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，是为推导过程铺设台阶，根据学生的实际情况让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。
教学反思与改进
洛伦兹力与安培力有着密切的联系，通过知识迁移的方法，学生较好的理解洛伦兹力计算表达式和用左手定则判断洛伦兹力方向的方法。但要注意区别安培力和洛伦兹力的不同点，加深学生对两个概念的，针对洛伦兹力的应用，通过认识、了解显像管的结构、原理，体会电子束的磁偏转，同时重点放在对知识的拓展上。