磁場對運動電荷的作用力教學設計
《磁場對運動電荷的作用力》是物理選修3-1第三章“磁場”的內容，本章講述磁場的基礎知識，它是高中物理電磁學基礎。以下是小編為你整理的，希望能幫到你。
《磁場對運動電荷的作用力》教學設計
【教學目標】
知識與技能
1. 知道洛倫茲力的含義，知道影響洛倫茲力的因素。
2. 會用左手定則解答有關帶電粒子在磁場中運動方向的問題。***重點***
3. 瞭解帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，知道磁場的強弱和帶電粒子的速度都能影響帶電粒子的運動軌跡。
4. 瞭解電子束的磁偏轉原理及其在技術中的應用。
過程與方法
1. 通過演示實驗，培養觀察能力。
2. 通過討論帶電粒子在勻強磁場中的運動方式，培養分析綜合能力
情感態度價值觀
1. 體會科學研究的基本方法：推理—猜想—實驗驗證。
2. 通過帶電粒子在科技、生產、生活中的應用，培養熱愛科學的價值觀。
***知道—瞭解—會***
【教學過程】
一、引入新課
1. 安培力的定義：磁場對通電導線的作用力。
2. 安培力方向的判斷：左手定則。
3. 電流是如何形成的：電荷***帶電粒子***的定向移動形成的。
***問***如圖所示，判斷安培力方向：
××××××××××××××××××××××××
***答***根據左手定則，安培力方向向右。
***問***磁場對電流有力的作用，電流是電荷的定向移動形成的，由此自然會想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，而作用在導線上的安培力只是磁場對運動電荷作用力的巨集觀表現。
這個電流是不是每一部分都受到磁場的力的作用?
如果把這根導線無限微小的分割，物體的組成最小部分是原子，會不會是每一個原子都受到了磁場的作用?巨集觀的表現就是安培力嗎?原子可以再分，可以分為帶正電荷的部分和帶負電荷的部分，是正電荷的部分還是負電荷的部分提供了這個最小的分力?還是他們都受到力?
運動電荷在磁場中是否受到力的作用?***猜測：受力***
演示：電子束在磁場中的偏轉，介紹陰極射線管，從陰極發射出來的點子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使其加速，形成電子束轟擊到長條形的熒光螢幕上，激發出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡***即電荷，帶電粒子的運動軌跡***。
運動電荷就像水龍頭噴出的水流一樣，可以根據水流的形狀描述水滴的運動軌跡。
這節課通過電子束的形狀，描述帶電粒子在磁場中的運動軌跡。
演示實驗現象：在沒有外加磁場時，電子束沿直線運動;如果把射線管放在磁鐵的兩極間，電子束髮生了彎曲偏轉。
實驗結論：運動電荷確實受到了磁場力的作用。
小結：物理學上，把磁場對運動電荷的作用力叫做洛倫茲力。
[1、洛倫茲力：運動電荷在磁場受到的力叫洛倫茲力。]
安培力——磁場對電流的作用
巨集觀表現 果
微觀原因 因
洛倫茲力——磁場對運動電荷的作用
小結：安培力是洛倫茲力的巨集觀表現
[安培力是洛倫茲力的巨集觀表現。]
練習：
判斷下列說法是否正確：
1. 電荷在磁場中一定受到洛倫茲力作用。***錯***
2. 電荷在電場中一定受到電場力作用。***對***
3. 運動電荷在磁場中受到安培力作用。***錯***
2、洛侖茲力方向的判斷
安培力的方向可以用左手定則判斷，洛倫茲力的方向是否也可以用左手定則判斷?如果用左手定則判斷，需要對應做出改進。
左手定則：伸出左手，拇指和其餘四指垂直，且處於同一平面，讓磁感線垂直穿過掌心，四指指向正電荷運動***電流***的方向，那麼，拇指所指的方向就是正電荷受力的方向。
實驗驗證：陰極射線管
陰極射線管：一端接高壓直流電源正極，另一端接負極***左負右正***，通電後，負極激發出的電子向正極運動，形成電子束。電子束打到光屏上，顯示了電子束的運動軌跡。當沒有外加磁場的時候，電子束作直線運動。
當外加向前的磁場，電子束如何偏轉?
猜想：向上。
實驗驗證其正確性。
小結：洛倫茲力方向可以用左手定則來判定，電子束向下偏轉。於我們的猜想相反。
***問***為什麼實際中電子束的偏轉方向於我們猜想的相反?
***答***因為四指所指的方向是正電荷運動的方向，而電子束是由電子組成的，所以方向相反。
[2、用左手定則判定洛倫茲力方向]
練習：
判斷洛侖茲力方向
小結：遇到帶負電的粒子，先讓四指指向與運動方向相反的方向。
[遇到負電荷，四指指向負電荷運動方向相反的方向。]
小結：洛倫茲力方向與電荷運動方向垂直，與磁場方向垂直。
[洛倫茲力方向與電荷運動方向垂直，與磁場方向垂直。]
洛倫茲力方向與電荷運動方向時刻垂直，即只改變速度的方向，不改變速度的大小，粒子的動能沒有改變，也可以說粒子在力的方向上沒有位移，所以洛倫茲力不做功。
[洛倫茲力對帶電粒子不做功。]
3、電子束的磁偏轉—運動電荷在磁場中的運動軌跡
在陰極射線管中，電子束在磁場中發生偏轉，下面請進一步觀察。
演示1：陰極射線管，電子束的方向與磁場方向平行時，
***推斷：電子束不發生偏轉***，
電子束不發生偏轉。
演示2：洛倫茲力演示儀，其原理與陰極射線管相似，從負極發射電子，形成水平向左的電子束，玻璃球外面的線圈提供垂直於豎直面向內的勻強磁場，此時，磁場的方向與電荷運動的方向垂直，
***推斷，電子束的運動徑跡。初步推斷洛倫茲力的方向時刻垂直於電荷運動的方向，對電荷不做功，根據動能定理，運動的速率不變，洛倫茲力只改變粒子的運動方向，這時洛倫茲力的大小是F=qvB不變，方向總與粒子的運動方向垂直指向圓心，電子做勻速圓周運動***，
在外加垂直方向勻強磁場時，電荷做勻速圓周運動。
小結：1.電荷運動方向與磁場方向平行，運動軌跡是直線;
2.電荷運動方向與勻強磁場方向垂直，電荷做勻速圓周運動。
[3、電子束的磁偏轉—運動電荷在磁場中的運動軌跡
1.電荷運動方向與磁場方向平行，運動軌跡是直線;
2.電荷運動方向與勻強磁場方向垂直，電荷做勻速圓周運動。]
通過改變電子槍兩極間的電壓可以改變電子的速度，通過改變線圈中電流的強弱，可以改變磁感應強度的大小。
調整演示儀，可以觀察到，電子速度越大，圓周運動半徑越大;磁場越強，半徑越小。
小結：電荷的速度，磁場的強弱，影響電荷作勻速圓周運動的半徑。
[電荷的速度，磁場的強弱，影響電荷作勻速圓周運動的半徑。]
4、映象管的工作原理，宇宙射線與極光
【課堂小結】
知識與技能
1知道洛倫茲力的含義，知道影響洛倫茲力的因素。
2會用左手定則解答有關帶電粒子在磁場中運動方向的問題。***重點***
3瞭解帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，知道磁場的強弱和帶電粒子的速度都能影響帶電粒子的運動軌跡。
4瞭解電子束的磁偏轉原理及其在技術中的應用。
過程與方法
1通過演示實驗，培養觀察能力。
2通過討論帶電粒子在勻強磁場中的運動方式，培養分析綜合能力
情感態度價值觀
1體會科學研究的基本方法：推理—猜想—實驗驗證。
2通過帶電粒子在科技、生產、生活中的應用，培養熱愛科學的價值觀。
【板書設計】
四、磁場對運動電荷的作用
1、洛倫茲力
1.洛倫茲力：運動電荷在磁場受到的力叫洛倫茲力。
2.安培力是洛倫茲力的巨集觀表現。
2、洛倫茲力方向
1.用左手定則判定洛倫茲力方向
2.遇到負電荷，四指指向負電荷運動方向相反的方向。
3.洛倫茲力方向與電荷運動方向垂直，與磁場方向垂直。
4.洛倫茲力對帶電粒子不做功。
3、電子束的磁偏轉—運動電荷在磁場中的運動軌跡
1.電荷運動方向與磁場方向平行，運動軌跡是直線;
2.電荷運動方向與勻強磁場方向垂直，電荷做勻速圓周運動。
3.電荷的速度***正***，磁場的強弱***反***，影響電荷作勻速圓周運動的半徑。
4、映象管的工作原理 宇宙射線 極光
《磁場對運動電荷的作用力》說課稿
一、教材分析
我說課的題目是“磁場對運動電荷的作用力”選自2007年人教版物理選修3-1第三章“磁場”第五節的內容，是本章的重點內容之一;本章講述磁場的基礎知識，它是高中物理電磁學基礎，本節的主要內容是什麼是洛侖茲力、洛倫茲力的方向判定和大小的計算。它是在安培力基礎上，進一步形成新的知識點，又是帶電粒子在磁場中運動的知識準備，而通過本節學習，在掌握知識的基礎上，還可以提高學生的分析、推理和推導能力，發展他們綜合運用知識的能力。安培力的學習，是本課新知識學習的必備基礎。學生經過前面學習發展的空間想象能力是學習洛侖茲力方向的能力基礎。而本節還要應用電學中學過的電流強度的微觀表示式，及電場力的知識;另外還要應用高一平衡狀態知識。對學生綜合運用知識的能力要求很高。此外演示實驗直接使學生參與到探究知識的過程，體驗學習物理的樂趣。
二、教學目標
為了提高全體學生的科學素質，從三維目標培養學生，根據新課改精神，結合新課標提出以下教學目標：
1.知識與技能
1***知道什麼是洛倫茲力。
2***利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。
3***知道洛倫茲力大小的推理過程。
4***掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
5***瞭解電視機映象管的工作原理。
2.過程與方法
1***通過演示實驗，培養學生的觀察能力。
2***通過洛倫茲力大小的推導過程進一步培養學生的分析推理能力。
3.情感、態度與價值觀
讓學生認真體會科學研究最基本的思維方法：“推理—假設—實驗驗證”
三、重點難點
1、教學重點
1***利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
2***掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
2、教學難點
1***利用F安=BIL和I=nqvS推匯出洛侖茲力的公式F洛=qvB。
2***洛倫茲力方向的判斷。
四、教學方法
物理學是以實驗為基礎的，重在啟發思維，教學方法讓學生在老師的指導下，通過演示實驗使學生感受到磁場可以使運動的電荷發生偏轉，並引導學生根據現象分析原因，使學生體驗發現知識的樂趣，使學生全面瞭解教材。因此，這節課可採用綜合運用直觀演示、講授、討論等手段多種教學方法。在教學中，加強師生間的雙向互動環節，啟發引導學生積極思維。
五、學習方法
學生是課堂的主體，現代教育更重視在教學中對學生的學法指導，本節課教學過程中要注意以安培力的知識為基礎，引導學生對磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷上的力的巨集觀表現，也就是說磁場對運動電荷可能有力的作用理解。在實驗中找出磁場對運動電荷的作用力的規律。巧用提問，評價啟用學生的積極性調動起課堂活躍氣氛，讓學生在輕鬆，自主，討論的學習環境下完成學習任務。最後讓學生自由發言，舉出生活中一些有關洛侖茲力應用的例子，做到，在從實踐到理論，從理論到實踐。
六、教學程式
從以上分析，教學中以瞭解、學習研究物理問題的方法為基礎，掌握知識為中心，培養能力為方向，緊抓重點突破難點，設計教學程式如下：
1、新課匯入***這部分教學大約需要3、4分鐘***
***複習提問***前面我們學習了磁場對電流的作用力，下面提出問題：
***1***判定安培力的方向和計算安培力的大小?學生自由回答
***2***電流是如何形成的?學生自由回答，
***3***磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什麼?啟發學生體驗思考，讓學生的思維進入新課的軌道。
2、新課教學***這部分教學大約需30分鐘***
由此我們就會想到：磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷上的力的巨集觀表現，也就是說磁場對運動電荷可能有力的作用。
從演示實驗中可以觀察到：陰極射線***電子流***在磁場中發生偏轉，即實驗證明了磁場對運動電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力.
***一***洛侖茲力的方向
根據左手定則確定安培力方向的辦法，遷移到用左手定則判定洛侖茲力的方向，特別要注意四指應指向正電荷的運動方向;若為負電荷，則四指指向運動的反方向，帶電粒子在磁場中運動過程中，洛侖茲力方向始終與運動方向垂直.
***二***洛侖茲力的大小
根據通電導線所受安培力的大小F=BIL，結合導體中電流的微觀表示式I=nqvs，讓學生推匯出：當帶電粒子垂直於磁場的方向上運動時所受洛侖茲力大小F=qvB，如果粒子運動方向不與磁場方向垂直時，即當運動電荷的速度v方向與磁感應強度B的方向不垂直時，設夾角為θ，同學們可根據今天所學內容推匯出它受的洛侖茲力大小和方向嗎?同學們分組展開討論，最後得出結論F=qvBsinθ。當帶電粒子平行磁場方向運動時，不受洛侖茲力.帶電粒子在磁場中運動所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運動狀態有關.
運動電荷在磁場中受洛侖茲力作用，運動狀態會發生變化，其運動方向會發生偏轉.請同學們思考，洛侖茲力會改變帶電粒子速度大小嗎?洛侖茲力對帶電粒子是否做功?教師引導學生分析得：洛倫茲力的方向垂直於v和B組成的平面即洛倫茲力垂直於速度方向，因此，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。
***二***電視映象管的工作原理
引導學生閱讀教材，通過與學生互動交流的方式得出電視映象管的工作原理
3、鞏固與練習
為使學生所學知識具有穩定性，並使知識順利遷移，在本節課上安排5～8分鐘的時間進行鞏固和練習，具體做法是：先留2分鐘時間讓學生回顧一下課本和黑板上的知識內容，接著做幾個練習，然後評講。
4、課堂小結
對本節課所學的主要知識做一個簡單的總結，以加深學生對知識結構的印象
5、佈置作業
完成P98“問題與練習”第1、2、5題。書面完成第3、4題。
在以上設計中，我力求“以學生髮展為本”的教學理念，積極倡導“自主探究”的學習方式，落實以學生為主體地位，促進學生主動學習。當然實際教學中，還要根據學生的需要和課堂上的實際情況及時調整學習活動，不斷反思和總結。在此，還請各位領導、同行提出寶貴意見，謝謝大家。