全國優(yōu)質(zhì)課大賽一等獎(jiǎng)高中物理新課標(biāo)教材選修三《磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》獲獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)+教學(xué)反思

人教版選修3-1第三章磁場第5節(jié)《運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能：（1）認(rèn)識(shí)洛倫茲力的產(chǎn)生條件，掌握洛倫茲力方向的判斷方法-左手定則；（2）會(huì)推導(dǎo)洛倫茲力的大小，能夠計(jì)算洛倫茲力的大小（3）會(huì)解釋生活中的一些現(xiàn)象2、過程與方法（1）通過對(duì)安培力微觀本質(zhì)的猜測，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想和猜測能力

（2）通過推導(dǎo)洛倫茲力的公式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力

（3）學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察，加深對(duì)研究方法的認(rèn)識(shí)與理解。（4）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究方法，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、推理能力3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1）在研究物理問題中體會(huì)物理研究的思想。（2）體會(huì)物理與生活，物理與自然的聯(lián)系（3）能用質(zhì)疑的眼光看問題（4）體會(huì)交流與合作。【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】

重點(diǎn)：洛倫茲力方向和大小。

難點(diǎn)：洛倫茲力計(jì)算公式的理論推導(dǎo)過程。

【實(shí)驗(yàn)器材】

陰極射線管、多媒體投影、亥姆霍茲線圈、磁鐵、高壓感應(yīng)圈【教學(xué)方法】

講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法，理論探究法

教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)備注極光引入，引導(dǎo)猜想“原天地之美而達(dá)萬物之理”，很高興能有機(jī)會(huì)跟大家一起繼續(xù)探索電與磁的世界。其實(shí)我們本身就處在一個(gè)大磁場中，它每天都在保護(hù)著我們免受太陽的傷害。展示視頻：走進(jìn)地球磁場（邊看邊解說）設(shè)問：同學(xué)們，地球的磁場為什么能改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們只到達(dá)兩極，從而形成美麗的極光？謎底就藏在今天我們的課題里面。（打出課題：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力）觀察視頻，思考問題，猜測一：磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用？學(xué)生對(duì)宇宙的秘密比較向往，通過極光的短片，吸引學(xué)生的注意力，激起疑問，引發(fā)思考，從而引入課題。知新，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛倫茲力磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷真的有作用力嗎？為了解開這個(gè)謎團(tuán)，今天老師帶來了一位特殊的朋友，這就是陰極射線管：（陰極射線管是現(xiàn)代電視機(jī)顯像管的原型，由它引發(fā)了現(xiàn)代掃描技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展。）把感應(yīng)線圈的高壓加到陰極射線管上。在陰極就會(huì)發(fā)出陰極射線，飛向陽極。介紹陰極射線管：怎么顯示微觀粒子的軌跡里面高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子是電子同學(xué)們可以看到現(xiàn)在展現(xiàn)在我們面前的是一束高速運(yùn)動(dòng)的電子流。設(shè)問：同學(xué)們現(xiàn)在看到了運(yùn)動(dòng)電子的軌跡，是一條直線。請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)想一下，如何驗(yàn)證我們的猜想？師：請(qǐng)同學(xué)自己上來試試看。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（強(qiáng)調(diào)注意安全）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力洛倫茲力。（洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，1902年的時(shí)候獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，正是他首次對(duì)此進(jìn)行了研究，并得出相關(guān)結(jié)論，為了紀(jì)念這位科學(xué)家，我們把磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力命名為洛倫茲力。）同其他力一樣，洛倫茲力同樣也有三個(gè)要素：大小、方向和作用點(diǎn)。接下來我們來研究它的方向和大小。學(xué)生：觀察現(xiàn)象學(xué)生：討論，交流，回答：在陰極射線管的周圍加一個(gè)磁場。（用磁鐵）觀察現(xiàn)象：當(dāng)條形磁鐵靠近陰極射線管時(shí)電子束彎曲，越靠近彎曲程度越大。（不同方向加磁場，彎曲的方向不同，不同磁極靠近，彎曲的方向不同）學(xué)生總結(jié)：磁場的確對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷存在作用力通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜想，使學(xué)生經(jīng)歷探究過程。

探究洛倫茲力的方向在我們研究洛倫茲力的方向之前，我們還需要做點(diǎn)準(zhǔn)備工作。著名物理學(xué)家費(fèi)曼說過：科學(xué)是一種方法。演示：磁場中通電導(dǎo)體的受力。磁場對(duì)電流有力的作用-稱為安培力，如果電流方向和磁場方向，我們能否用具體的方法判斷安培力的方向？說說看。（講述左手定則的內(nèi)容）設(shè)問：同學(xué)們，電流又是如何形成的呢？師：大量微觀電荷的集體定向移動(dòng)形成電流，在宏觀上就受到安培力的作用，而從微觀層面來說，運(yùn)動(dòng)的電荷只受到洛倫茲力的作用。請(qǐng)同學(xué)們猜測下，這兩者的方向有什么關(guān)系呢？師：好，同學(xué)們請(qǐng)看，如果外加一垂直向里的磁場你能判斷這運(yùn)動(dòng)電子的受力方向嗎？試試看。師：你判斷方法是？師：那四指的指向表示什么？演示：加垂直向里的磁場，向下彎曲。師：非常好，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了我們的推斷，請(qǐng)同學(xué)們鼓掌給予表揚(yáng)。師：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本質(zhì)。師：安培力與洛倫茲力的這種關(guān)系打個(gè)比方，猶如:一瓶書的重力是每頁紙重力的宏觀表現(xiàn)，每頁紙的重力是這本書重力的微觀解釋。我們來總結(jié)下左手定則的應(yīng)用。安培力垂直與B、I面，則洛倫茲力垂直與B、V面。師：紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。在迎接新的挑戰(zhàn)之前，我們先來鞏固下左手定則的知識(shí)。習(xí)題訓(xùn)練；演示：帶電粒子平行于磁場方向時(shí)不受力。觀察現(xiàn)象，回憶安培力知識(shí)。左手定則?；卮穑捍罅孔杂呻姾傻亩ㄏ蛞苿?dòng)。（學(xué)生討論）方向應(yīng)該相同?；卮穑菏芰Ψ较?，向下。（向上）回答：左手定則回答：左手定則，磁場穿過掌心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)反方向），大拇指所指的方向即為洛倫茲力的方向。投影PPT判斷：V//B時(shí)不受洛倫茲力。由安培力可以知道，I與B平行的時(shí)候不受力。讓學(xué)生了解宏觀研究與微觀研究相結(jié)合的科學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生猜想、推理和分析能力體現(xiàn)物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究最基本的思維方法：分析推理──猜想──實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證──得出結(jié)論。洛倫茲力大小研究師：同學(xué)們接下來要迎接挑戰(zhàn)了，我們繼續(xù)用研究安培力的方法來研究洛倫茲力的大小。師：同學(xué)們請(qǐng)看，這是一段垂直磁場放置的通電導(dǎo)線，假設(shè)定向移動(dòng)的是正電荷，速度均為V。請(qǐng)大家判斷一下，這些正電荷所受的洛倫茲力大小有什么關(guān)系？師：這些電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)是什么？師：假設(shè)這段導(dǎo)體內(nèi)有N個(gè)電荷，則段導(dǎo)體所受安培力和每個(gè)電荷所受洛倫茲力之間有什么關(guān)系？師：這段導(dǎo)線所受安培力是F安=BIL師：那我們是否能從宏觀的安培力，推導(dǎo)微觀的洛倫茲力的表達(dá)式。已知條件已經(jīng)打出。問題情景：設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線，其單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B巡視學(xué)生推導(dǎo)情況并進(jìn)行根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)點(diǎn)評(píng)學(xué)生的成果，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論。師：F洛=qvB強(qiáng)調(diào)條件B⊥v師：F洛=0條件B//v設(shè)置練習(xí)：v與B不垂直的時(shí)候。訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維。某帶電粒子的電量為q,以速率v射入B的勻強(qiáng)磁場中，若粒子速度方向與磁場方向夾角為θ，試求洛倫茲力大小和方向？師：F洛=qvBsinθ強(qiáng)調(diào)條件B與v成θ角PPT演示V與B的夾角變化?；卮穑捍笮【嗟?。答：是安培力。F安=NF洛學(xué)生自主研究：尋找宏觀安培力和微觀洛倫茲力的關(guān)系。學(xué)生自主推導(dǎo)。F安=BILI=Q/tQ=nsvtqL=vtF安/N=F洛F洛=qvBN=nsvt師生共同總結(jié)學(xué)生在練習(xí)的過程中得到洛倫茲力的一般表達(dá)式?；卮穑悍抡瞻才嗔Φ奶幚矸绞?，把速度進(jìn)行分解處理。洛倫茲力的方向垂直紙面向里?；卮穑郝鍌惼澚Φ姆较虼怪庇贐、V面，向里。這是本課的難點(diǎn)，在推理過程中，滲透宏觀世界與微觀世界的聯(lián)系，以及解決物理問題的一種思想（通過設(shè)置一些中間量，最后將其消掉得出我們所需要的結(jié)論）。學(xué)生課堂收獲教師總結(jié)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種新的力——洛倫茲力，一種磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的力。采用了一種方法——由宏觀安培力到微觀洛倫茲力的分析。實(shí)驗(yàn)研究與理論推導(dǎo)完美結(jié)合?？偨Y(jié)本節(jié)課所學(xué)，更多應(yīng)關(guān)注思想、方法的介紹。洛倫茲力的實(shí)際應(yīng)用師：同學(xué)們，其實(shí)洛倫茲力離我們的生活并不遙遠(yuǎn)。下面我們來看看洛倫茲力的應(yīng)用吧。教師介紹：電視顯像管的工作原理。師：水平的磁場可以控制粒子上下的偏轉(zhuǎn)，豎直方向的磁場可以控制粒子左右偏轉(zhuǎn)。這就是早先電視機(jī)的基本原理。解釋極光現(xiàn)象大屏幕示波器學(xué)生會(huì)運(yùn)用洛倫茲力解釋極光現(xiàn)象。使學(xué)生體會(huì)理論與實(shí)際的緊密聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的興趣。課外探究設(shè)置問題學(xué)生課外研究：1、如果一個(gè)帶電粒子垂直磁場方向射入勻強(qiáng)磁場中，不計(jì)粒子重力，這個(gè)粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？直線運(yùn)動(dòng)？曲線運(yùn)動(dòng)？勻速圓周運(yùn)動(dòng)？（質(zhì)疑洛倫茲力的結(jié)果是否真正成立，下一節(jié)課將用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）2.洛倫茲力還有哪些應(yīng)用，請(qǐng)你找到實(shí)例，分析說明。學(xué)生課外查資料拓寬學(xué)生的知識(shí)面，為下一節(jié)課留下伏筆。板書設(shè)計(jì)3.5磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力洛倫茲力安培力磁場運(yùn)動(dòng)電荷電流q、vI、L微觀本質(zhì)宏觀表現(xiàn)洛倫茲力的方向方向：左手定則方向：左手定則F洛⊥B、v面F安⊥B、I面洛倫茲力的大小F洛=qvBB⊥vF安=ILBB⊥IF洛=0B∥vF安=0B∥IF洛=qvBsinθB與v成θF安=ILBqvBsinθB與I成θ評(píng)優(yōu)課教學(xué)心得—運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力一直以為蛻變需要經(jīng)過如煉獄般灼熱的考驗(yàn)，其實(shí)在我看來，更像是一種溫暖的自由。從蛹到繭，再到成蝶，每一步既艱難又扎實(shí)，帶著溫暖的關(guān)懷，走向自由翱翔的藍(lán)天。評(píng)優(yōu)課已經(jīng)落幕了，回首這段時(shí)間感觸頗深。一節(jié)好課的標(biāo)準(zhǔn)是什么，教師要呈現(xiàn)給學(xué)生的是知識(shí)？思想？方法？如何來呈現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生目標(biāo)的達(dá)成，如何來檢測學(xué)生的所學(xué)?在教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中一直在困擾著我。如何在一節(jié)課上把這些都自然，完美的統(tǒng)一，變成學(xué)生的內(nèi)化，就要求自己對(duì)教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)涵，外延，應(yīng)該非常清晰和了解。在教學(xué)過程中通過教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)把這些悄悄地教給學(xué)生，則教學(xué)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。結(jié)果為過程按照教材和大綱的要求，本節(jié)課學(xué)生只要會(huì)用左手定則來判斷洛倫茲力的方向，會(huì)用F=qVB來計(jì)算洛倫茲力的大小就已經(jīng)達(dá)到了教學(xué)目的，教材上有些知識(shí)內(nèi)容沒有介紹推理過程，是直接給出的。為了讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，為此，在這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我改“講”為“學(xué)”，把教學(xué)目標(biāo)的重點(diǎn)由學(xué)習(xí)具體的物理知識(shí)變?yōu)樘剿髦R(shí)的過程.教材直接給出了洛倫茲力用左手定則來判斷，在處理這部分內(nèi)容時(shí)，我以判斷安培力的左手定則為切入點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生去分析探索實(shí)驗(yàn)、去發(fā)現(xiàn)總結(jié)規(guī)律，由電流的方向與正電荷的定向移動(dòng)方向相同，得出運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的方向也可用左手定則來判斷這一結(jié)論。避免了學(xué)生在聽講過程中被動(dòng)地被拖著走的現(xiàn)象，而不需要再一次把洛倫茲力作為一個(gè)完全全新的力再次探究，學(xué)生能主動(dòng)思考，自覺成為發(fā)現(xiàn)知識(shí)的主體。在推導(dǎo)洛倫茲力大小F=qVB時(shí)，把推導(dǎo)過程大膽地交給學(xué)生，通過知識(shí)再現(xiàn)、設(shè)疑提問和學(xué)生討論等方法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，再通過學(xué)生板演點(diǎn)評(píng)學(xué)生的推導(dǎo)過程，得出關(guān)系式F=qVB，使學(xué)生從老師的評(píng)價(jià)中得到啟發(fā)，受到激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。把結(jié)果變成教學(xué)過程的動(dòng)態(tài)延伸，這不僅給學(xué)生提供了積極思維的時(shí)間和空間，而且在探索知識(shí)的過程，培養(yǎng)了學(xué)生具有掌握知識(shí)、分析知識(shí)、更新知識(shí)的能力。實(shí)驗(yàn)為載體物理學(xué)科的教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)的探究和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)一定要簡單明了，能說明問題，而不能讓學(xué)生造成新的疑惑。我從書本實(shí)驗(yàn)，陰極射線管中的電子流在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)而說明磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷存在作用力，引出課題，非常直觀。通過與安培力的對(duì)比得出是否可以用相同的方法來研究洛倫茲力的方向，再用陰極射線管來驗(yàn)證，再總結(jié)歸納左手定則，使學(xué)生帶著目的去聽課，去解決問題，而不盲目。在研究洛倫茲力大小的時(shí)候，通過亥姆赫茲線圈來演示垂直的時(shí)候受力做大，平行的時(shí)候不受力，效果明顯。在最后講應(yīng)用的時(shí)候，把電視機(jī)拆開，讓學(xué)生看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，看到不加磁場時(shí)粒子打在屏上為一個(gè)亮點(diǎn)，加磁場后開始偏轉(zhuǎn)。學(xué)生興趣很濃。實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫陌牙碚摵褪聦?shí)結(jié)合，使學(xué)生理解物理更透徹。三、問題為紐帶課堂提問是一種由教學(xué)目標(biāo)決定的，有目的有計(jì)劃的重要教學(xué)手段，好的提問能集中學(xué)生的思維并使教學(xué)有序有效地朝著教學(xué)目標(biāo)發(fā)展，相反，問題缺乏思維的啟發(fā)性和針對(duì)性，提出的問題過頻過急而使學(xué)生被動(dòng)地跟著問題轉(zhuǎn)，或使學(xué)生不知所云，無從回答，就會(huì)導(dǎo)致教學(xué)時(shí)間的浪費(fèi)和教學(xué)效率的低下.讓學(xué)生帶著問題走進(jìn)教室，實(shí)際上已經(jīng)激發(fā)了學(xué)生的求知欲，在這種情境下的教學(xué)，適時(shí)的、有針對(duì)性的設(shè)疑提問，有助于形成結(jié)論。