《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

2024-05-06

《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计（共10篇）

篇1：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题.知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

（二）过程与方法

通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。

（三）情感态度与价值观

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。

二、重点与难点：

重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。

三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。复习知识:1.带电粒子在磁场中受洛伦兹力的计算公式？

带电粒子运动方向垂直于磁场方向，f=qvB，该公式的设用条件是V与B相互垂直,带电粒子运动方向平行于磁场方向，f=0。

2.带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向？

篇2：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

一.说教材分析

1.物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。从新课程改革以来，几乎每年高考都有涉及洛仑兹力的计算大题，由此，足以说明其重要性。

2.教材结构：分三部分首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。

教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。

二.说学情分析

1.知识与能力基础

学生已具备力学、电磁学相关知识，学习完磁场对通电导线作用即安培力。并且也熟悉一直以来物理学的“提出问题—猜想假设—实验验证”的科学探究方法。而且高二的学生已经有了一定的观察、分析、推理能力及空间想象能力，是学习洛仑兹力的能力基础

2.思维障碍

对微观粒子具体运动形态模糊不清，容易导致洛伦兹力大小学习过程产生困难。

三.说教学目标：

知识与技能：

1.通过实验，认识洛伦兹力，理解洛伦兹力跟安培力之间的关系。会判断洛伦兹力的方向。

2.了解洛仑兹力公式的推导，会计算洛伦兹力的大小。

3.会运用洛伦兹力对运动电荷不做功分析带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，并能推导其半径和周期。

过程与方法：

1.观看“神奇的极光”幻灯片，复习安培力，从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛仑兹力的作用。分析讨论形成洛伦兹力的概念。

2.通过观察阴极射线管中电子束在磁场中的偏转实验探究洛伦兹力的方向，总结归纳出左手定则，体验研究物理学的实验方法。

3.利用多媒体课件对比安培力和洛伦兹力，建立电流的微观模型，导出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。

4.分析论证、实验验证，探究微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。提高学生的分析探究能力。

情感态度与价值观：

1.由实验观察得知洛伦兹力的存在及洛伦兹力方向判定，培养实事求是的科学态度。

2.由建立模型推导得出洛伦兹力大小的公式，养成严密推理的科学作风。

3.由推理分析、实验验证微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律，提高学生的分析探究能力，树立科学思想。

教学目标依据：依据高中物理新课程标准。

重点、难点分析：

1．重点：⑴、安培力是洛伦兹力的宏观表现；

⑵、根据F洛、V、B三者的方向关系，会判断洛伦兹力方向；

⑶、会计算洛伦兹力大小。

重点依据：掌握了以上两点，才能全面深刻地认识洛伦兹力，是后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，是力、电、磁综合问题学习的基础。

2．难点：⑴、洛伦兹力公式的推导；

⑵、微观带电粒子垂直射入磁场中做匀速圆周运动及其规律。

难点依据：洛伦兹力探究学习过程中，学生从宏观到微观是难点，运用已有知识推理分析问题其能力要求较高。

四.说教法、学法

在教学中以实验探究方法为主，辅之讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法，教学中注重启发学生的思维，培养学生间协作精神，加强师生间的双向活动。

五.说教学过程

探究一：洛仑兹力

1、新课引入（提出问题--猜想假设--实验观察）

推理：观赏了美丽、神奇的极光照片，从英国科学杂志《自然》2002粘4月11日刊登论文讲述了地磁场日益严重的弱化，导致一些人造卫星出现电子故障，引起科学界对这个问题的普遍关注。在领略奇妙物理现象的同时，引发对环境思考，体会地球的和谐与脆弱，激发保护环境意识。情景史料引入，引人入胜。

实验探究一：提出问题—猜想假设—实验验证

①当一段直导线垂直放置在磁场中时不受安培力的作用，当直导线垂直与磁场方向并且通上电流以后有最大安培力的作用，电流在磁场中受到安培力作用。

②电流是怎样形成？

③磁场对这些运动着的电荷是否也有作用力？

学生猜想：磁场对运动电荷有（无）作用力验证：演示实验—射线管（激起求知欲好奇心）

现象：在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的，若把射线管放在磁铁的磁场中，电子束运动的径迹发生了弯曲。

说明：运动电荷受到磁场的作用力-------洛伦兹力。介绍阴极射线管：

从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到真空管中的惰性气体，使惰性气体发光，可以显示电子束的运动轨迹。

（1）实验现象：在没有外加磁场时，电子束沿直线运动；如果把射线管放在蹄形磁体的两极间，荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲。通过演示实验“阴极射线在磁场中的偏转”让学生确信洛伦兹力的存在，发现洛伦兹力的方向与磁场方向和电荷的运动方向都有关系，推断洛伦兹力的方向可以依照左手定则来判断。

实验结论：运动电荷确实受到了磁场力的作用。

（板书）：

一、洛伦兹力——物理上把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。概念的强调有助于学生形成严谨的科学态度

荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。

探究二：洛仑兹力方向（提出问题--猜想假设--实验验证—总结练习）

提出问题：我们回顾一下电流形成和电流方向的规定；安培力方向的判定方法：左手定则。根据上面实验的一束电子流在磁场中的偏转情况，洛伦兹力又是安培力的微观表示，你能否分析得到一个判断洛仑兹力方向的方法呢？猜想假设：磁场对电流的作用力实质上就是磁场对运动电荷作用力。也就是说洛伦兹力可能与电荷的运动方向、磁场方向有关。安培力的方向用左手定则来判断，洛伦兹力是否也可以采用同样方法。

实验验证：观察阴极射线的电子流在磁场中的运动，先判断电流的方向，用左手定则判断安培力的方向，推断得到电子的受力方向。由学生交流自己的判断方法。总结练习：今天同学们共同研究得出洛仑兹力方向使用左手可以判定，总结刚才左手判断的方法，就是左手定则，练习教材课后题。

通过练习提醒学生注意：电荷所受的洛伦兹力既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向。即垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面。若不垂直怎样，设疑引思考。

探究三：洛仑兹力大小（建立模型—小组讨论—得出结论）建立模型：以上的我们讨论了洛仑兹力的方向跟磁场方向和运动电荷的速度方向有关。那么洛仑兹力的大小与那些因素有关呢？

小组讨论：安培力是洛仑兹力的宏观表现，要确定洛仑兹力大小，首先要从微观角度上分析确定电流强度大小。

根据以前学习的知识，同学们回忆一下：在t秒内有多少个电荷通过导体某一截面？电流强度的微观表达式是什么？

电流微观表达式：I=nqvs(n:单位体积自由电荷数；q:每个自由电荷电荷量；v:电荷定向移动平均速率；s:导体横截面积。)载流导线所受安培力：F=BIL（B与I垂直）

F=(nqvs)BL=(nLs)qvB(nLs为这段导线含有的运动电荷数)得F洛=qvB(电荷q所受的洛伦兹力)得出结论：F洛=qvB（B⊥V时）F洛=0（B∥V时）

探究四：研究带电粒子在磁场中运动(引导学生用理论解决实际问题，培养实践能力。)电视显像管的工作原理

思考与讨论：

1.如何使电子束打在荧光屏A点和B点？

2.再由B逐渐向A点移动，磁场该怎样变化？（拓展思路）

研究性学习：

1、今天我们学习了带电粒子的运动方向垂直于磁场方向的情形，请同学们自己研究学习（1）B∥V，（2）B⊥V，（3）B与V成θ角，三种情形中洛仑兹力和带电粒子的运动规律。

2、在许多科学仪器和工业设备，例如质谱仪，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。

3、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

流导线做功呢？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功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。

作业、（1）阅读教材信息浏览“地磁与极光”。

（2）并把P124 1—4做到作业本上。

六.说板书设计

3.5 磁场对运动电荷的作用力

一、洛伦兹力

定义：运动电荷在磁场中受到的力

二、洛伦兹力的方向

1.判定--左手定则

2.特点：B和V方向不一定垂直，F洛必垂直于B、V确定的平面。

三、洛伦兹力的大小

F洛=qvB（B⊥V时）

F洛=0（B∥V时）

F洛=qvBsinθ

（B与V有夹角θ）

四、洛伦兹力的应用

七.说教学效果

篇3：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

带电粒子在磁场中的运动与现代科技、生产和日常生活密切相关, 在近、现代物理实验中有重大意义, 本文就“磁场对运动电荷的作用”的实际应用举例分析, 供同学们参考.

一、磁偏转技术

例1 (2002年全国27) 电视机的显像管中, 电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后, 进入一圆形匀强磁场区, 如图1所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O, 半径为 r.当不加磁场时, 电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P, 需要加磁场, 使电子束偏转一已知角度θ, 此时磁场的磁感应强度B应为多少?

解析:电子在磁场中沿圆弧 ab 运动, 圆心为C (如图2所示) , 半径为R, 以 v 表示电子进入磁场时的速度, m、e 分别表示电子的质量和电量, 由动能定理得:

$e U = \frac{1}{2} m v^{2} .$

电子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供, 则

$e v B = \frac{m v^{2}}{R} .$

又有 $\tan \frac{θ}{2} = \frac{r}{R}$ ,

由以上各式解得

$B = \frac{1}{r} \sqrt{\frac{2 m U}{e}} \tan \frac{θ}{2} .$

点评: (1) 本题综合考查动能定理、牛顿运动定律、洛伦兹力及圆周运动等知识.解题中要特别注意找准角度关系以及磁场区半径与轨道半径不能混淆.

(2) 处理带电粒子在磁场中的圆周运动问题的关键是画出符合题意的轨迹图, 确定圆心, 然后根据几何关系求半径.

二、磁约束技术

例2 核聚变反应需要几百万度以上的高温, 为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内 (否则不可能发生核反应) , 通常采用磁约束的方法 (托卡马克装置) .如图3所示, 环状匀强磁场围成中空区域, 中空区域中的带电粒子只要速度不是很大, 都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径为R1=0.5 m, 外半径R2=1.0 m, 磁场的磁感强度B=1.0T, 若被束缚带电粒子的荷质比为 q/m=4×107C/㎏, 中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.试计算:

(1) 粒子沿环状的半径方向射入磁场, 不能穿越磁场的最大速度.

(2) 所有粒子不能穿越磁场的最大速度.

解析: (1) 要粒子沿环状的半径方向射入磁场, 不能穿越磁场, 则粒子的临界轨迹必须要与外圆相切, 轨迹如图4所示.

由图中知 r $_{1}^{2}$ +R $_{1}^{2}$ = (R2-r1) 2,

解得 r1=0.375 m.

由 $B q V_{1} = m \frac{V_{1}^{2}}{r_{1}}$ 得

$V_{1} = \frac{B q r_{1}}{m} = 1.5 \times 10^{7} m / s$ ,

所以粒子沿环状的半径方向射入磁场, 不能穿越磁场的最大速度为

V1=1.5×107 m/s.

(2) 当粒子以V2的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时, 则以V1速度沿各方向射入磁场区的粒子都不能穿出磁场边界, 如图5所示.

由图中知 $r_{2} = \frac{R_{2} - R_{1}}{2} = 0.25 m .$

由 $B q V_{2} = m \frac{V_{2}^{2}}{r_{2}}$ 得

$V_{2} = \frac{B q r_{2}}{m} = 1.0 \times 10^{7} m / s .$

所以所有粒子不能穿越磁场的最大速度

V2=1.0×107 m/s.

点评:本题为有界磁场中带电粒子运动的临界问题, 应该注意运动图景分析和运动轨迹的几何分析, 从而寻找不能穿越磁场的临界条件.

三、磁谱仪

例3 (2007年高考江苏卷第17题) 磁谱仪是测量α能谱的重要仪器.磁谱仪的工作原理如图6所示, 放射源S发出质量为 m、电量为 q 的α粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场, 被限束光栏Q限制在2φ的小角度内, α粒子经磁场偏转后打到与束光栏平行的感光片P上. (重力影响不计)

(1) 若能量在E～E+ΔE (ΔE>0, 且ΔE<<E) 范围内的α粒子均垂直于限束光栏的方向进入磁场.试求这些α粒子打在胶片上的范围Δx1.

(2) 实际上, 限束光栏有一定的宽度, α粒子将在2φ角内进入磁场.试求能量均为E的α粒子打到感光胶片上的范围Δx2.

解析: (1) 设α粒子以速度 v 进入磁场, 打在胶片上的位置距S的距离为 x, 其运动轨迹如图7所示.

洛仑兹力提供向心力:

$q v B = m \frac{v^{2}}{R} ‚ ①$

$\begin{array}{l} α 粒子的动能 E = \frac{1}{2} m v^{2} ‚ ② \\ x = 2 R . ③ \end{array}$

由①②③式可得 $x = \frac{2 \sqrt{2 m E}}{q B} . ④$

由④可得

$Δ x_{1} = \frac{2 \sqrt{2 m (E + Δ E)}}{q B} - \frac{2 \sqrt{2 m E}}{q B} .$

化简可得 $Δ x_{1} \approx \frac{\sqrt{2 m E}}{q B E} Δ E .$

(2) 动能为E的α粒子沿±φ角入射, 轨道半径相同, 设为R, 其运动轨迹如图8所示.

洛仑兹力提供向心力:

$q v B = m \frac{v^{2}}{R} .$

α粒子的动能 $E = \frac{1}{2} m v^{2} .$

由几何关系可得

点评: (1) 本题是一个突出考查带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的图景分析的问题.解题策略是正确分析运动情况, 建立清晰的物理情景, 画出带电粒子的运动轨迹, 最终把物理模型转化为数学表达式.

(2) 在第 (2) 问中, 更侧重于运用数学知识进行分析.几何分析是突破物体运动图景的关键, 几何分析又是能够正确地运用数学知识的前提.在众多的物理量和数学量中, 角度是最关键的量, 它既是建立几何量与物理量之间关系式的一个纽带, 又是沟通几何图形与物理模型的桥梁.

四、质谱仪

例4 (2007年高考山东卷第25题) 飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.如图9所示, 在真空状态下, 脉冲阀P喷出微量气体, 经激光照射产生不同价位的正离子, 自 a 板小孔进入 a、b 间的加速电场, 从 b 板小孔射出, 沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区, 到达探测器.已知元电荷电量为 e, a、b 板间距为 d, 极板M、N的长度均为L.不计离子重力及进入a板时的初速度.

(1) 当 a、b 间的电压为U1时, 在M、N间加上适当的电压U2, 使离子到达探测器.请导出离子的全部飞行时间与比荷 $Κ (Κ = \frac{n e}{m})$ 的关系式.

(2) 去掉偏转电压U2, 在M、N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场, 磁感应强度为B, 若进入 a、b 间的所有离子质量均为 m, 要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出, a、b 间的加速电压U1至少为多少?

解析: (1) 由动能定理:

$n e U_{1} = \frac{1}{2} m v^{2} .$

n 价正离子在 a、b 间的加速度 $a_{1} = \frac{n e U_{1}}{m d} .$

在 a、b 间运动的时间:

$t_{1} = \frac{v}{a_{1}} = \sqrt{\frac{2 m}{n e U_{1}}} \cdot d .$

在M、N间运动的时间: $t_{2} = \frac{L}{v} .$

离子到达探测器的时间:

$\begin{array}{l} t = t_{1} + t_{2} \\ = \sqrt{\frac{2 m}{n e U_{1}}} \cdot d + \sqrt{\frac{m}{2 n e U_{1}}} \cdot L \\ = \frac{2 d + L}{\sqrt{2 Κ U_{1}}} . \end{array}$

(2) 假定 n 价正离子在磁场中向N板偏转, 洛仑兹力充当向心力, 设轨迹半径为R, 由牛顿第二定律

$n e v B = m \frac{v^{2}}{R} .$

离子刚好从N板右侧边缘穿出时, 由几何关系:

$R^{2} = L^{2} + (R - \frac{L}{2})^{2} .$

由以上各式得: $U_{1} = \frac{25 n e L^{2} B^{2}}{32 m} .$

当 n=1时, U1取最小值:

$U_{\min} = \frac{25 e L^{2} B^{2}}{32 m} .$

点评: (1) 本题是以学生陌生的飞行时间质谱仪为背景的信息给予题, 通过图文提供醒目直观的信息, 在考查知识的同时, 考查学生对信息的处理能力.问题部分围绕题干给出信息展开, 能否解答问题, 取决于从题干中获取信息的多少以及能否将获得的信息快速地迁移到解答的问题中来.考生只有透过这些信息, 理解有关概念, 挖掘隐含条件, 充分发挥联想, 将发现的规律和已有旧知识牵线搭桥, 才能创造性地解决问题.

(2) 本题为带电粒子在有界磁场中作圆弧运动的情形.在有界磁场中, 带电粒子的轨迹可能不是一个完整的圆, 而仅仅是一段圆弧, 这时对带电粒子运动的几何分析进而确定圆心和半径则往往成为解题的关键.

上述试题理论联系实际, 新颖别致, 要求学生识其物, 明其理, 学以致用, 从而提高解决实际问题的能力.

篇4：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

一、创新教学模式，加强过程探究

在传统的高中物理教学模式中，学生的学习是一个被动的过程，老师只管填鸭式讲课，过多的侧重于学生是否能接受，而没有注重学生智力的开发，更没有关注是否激发了学生的学习兴趣。现在已有的教学模式不能满足教学的目的了，因此要创新，让学生从以前的被动学习变成主动的学习探究。比如，教材中的洛伦兹力这一节内容，按照大纲，已有的教学模式主要是要求学生学会洛伦兹力的计算公式，即用f=qvB来计算力的大小，并要掌握力的方向的判断，即洛伦兹力的左手定则。但是课本上对于这两点的讲解只是直接给出了结论，并没有讲解其探究的过程，这样在课堂上，学生只能是被动的接受知识。因此想要引起学生的兴趣，开发学生的智力，就要求老师创新教学模式，可以通过实验演示的方法来进行探究说明，如图 1 所示，教师首先把阴极射线管与匀强磁场组合，先不加匀强磁场，打开加速电源，形成电子束，可以发现摄像头清晰显示一段蓝色阴极射线，方向竖直向上。然后再加上匀强磁场，发现阴极射线束左偏，说明受到了洛伦兹力作用。继续加大磁场，发现阴极射线束左偏形成圆形轨迹，如图2，说明一定存在做匀速圆，并且该电子受洛伦兹力的方向指向圆心。再引导学生认识到洛伦兹力方向与速度方向、磁场方向存在一定关系，让学生找到左手可以表示这些关系，左手定则就这样出现，潜移默化告知学生这仅仅是一种表示方法，让学生明白为什么用左手定则来判断洛伦兹力的方向。

图1阴极射线管与匀强磁场组合

图2真实阴极射线管空间分布

二、增加实践教学，培养动手能力

在高中物理教学中，演示实验是引起学生兴趣、开发学生智力的重要手段，同时也能有效的提高教学质量。每当开始新的一节内容时，老师用演示实验做导课，学生因为导课内容而对即将学习到的新知识而产生浓厚的学习兴趣，从而激发学生主动的接受知识，从而顺利的达到教学目的。比如，开始新内容时用演示实验导课：观察通了电的螺线管，会发现槽内的电解液不停的旋转，学生会因为这一现象而对新课内容感兴趣，激发学生想了解其内容，从而主动的去学习、探究，再经过老师的讲解，顺利的达到物理教学的目的。再比如，在讲显像管时，其工作原理是重要的一个知识点，通过实验的模拟，既让学生深刻理解其内容，还能培养了学生实验动手能力，更能满足学生的好奇心。

三、运用科技手段，丰富课堂内容

现代教学中，很多老师开始喜欢运用计算机的多媒体来辅助教学，因为随着计算机技术的快速发展，多媒体可以将一些抽象的、难理解的微观现象及其发展的经过通过动画、图像、声音等有形的东西形象、直观的展现在课堂上，更利于学生的理解，同时还能激发学生的学习兴趣。比如，讲授洛伦兹力时其中的“安培力是洛伦兹力的宏观表现”，对于这一结论，如果单纯的让老师用嘴去解释，学生是难以理解的，制作一个flash动画：一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，安培力对其产生作用，导线切面的图上显示每个电子的定向移动方向恰恰相反与电流的方向，导线受到的安培力正好就是每个运动电荷受到的洛伦兹力合力。通过flash动画的演示，学生能够透彻的理解这一结论，清楚的认识了微观上的安培力，就不需要老师再多做其它的解释。又比如，讲解用左手定则去判断洛伦兹力的方向时，用flash动画去演示怎样运用左手定则判断方向将会形象很多，通过三维动画图片来展现磁场方向、电荷运动方向、洛伦兹力方向三者之间的关系；关于极光的形成原因，首先展现出地球磁场的空间分布图，再展现出垂直的射向地球的向东偏转正电荷与长驱直入的两极正电荷，通过动画的演示，学生更容易理解、接受，在提高教学质量的同时解决了教学难点。

四、结语

综上所述，在高中物理教学中演示实验出现的频率非常高，如此高频率的出现就需要老师们在日常教学过程中特别的注重演示实验课的设计了，既不能让学生们只是乐在上演示实验课，也不能让学生有了视觉疲劳，无论怎样在运用演示实验时一定要遵循简单的操作、高的可见度、直观的现象、明确的目的、适度的演示和高效的成功率等基本的原则。新课改要求老师们要充分发挥想象力在已有的教学模式上创新，而演示实验正好迎合了新课改的这一特点，因此演示实验可以真正发挥其特长，通过结合现代化教学手段，在以后的高中物理教学中必将起到极其关键的作用。

参考文献

[1]人民教育出版社物理室编著.物理（第二册）[M].北京：人民教育出版社，2006：150-160.

[2] 吴海清，黄尚鹏.高中物理中磁场对运动电荷的作用之教学反思[J]. 高等函授学报（自然科学版），2012（5），88-89.

篇5：运动电荷在磁场中受力教学设计

【学情分析】

普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》既是安培力知识的延续，又是下一节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的铺垫。高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力，对现象──猜想──理论推导──实验验证等科学研究方法有一定的基础，本节课通过实验创设各种问题情景、引导，激发学生学习的兴趣，促进学生思维。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识能有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起，让学生掌握分析研究物理的基本方法与技能，为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。

【教学目标】

1．知识与技能：

①知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；

②知道洛伦兹力大小的推导过程；

③会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。

2．过程与方法：

①通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力；

②通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；

③通过演示实验，培养学生的观察能力。

3．情感态度与价值观：

培养学生的科学思维和研究方法，培养学生的观察、分析、推理能力。激发学生热爱学习的欲望。

【教学重点、难点】

重点：洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。

难点：洛伦兹力计算公式的推导过程。

【实验器材及教学媒体的选择与使用】

阴极射线管、蹄形磁铁、多媒体投影系统

【教学方法】

讲授法、实验法、讨论法。

【教学过程】

复习提问：

1、什么是安培力

2、安培力的大小和方向

一、探究：运动电荷在磁场中是否受到力的作用？

推理猜想：电荷的运动形成电流，电流在磁场中能受力，运动电荷也应该能受力

实验验证：

（1）阴极射线管介绍：灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动形成的电子流。电子轰击到“7”字型长条的荧光屏上，激发荧光，显示电子束的运动轨迹。

（2）演示：

①在没有外磁场时，电子束沿直线运动

提问：电子束的直线运动说明了什么？

电子不受力的作用。

②将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了偏转。

提问：电子束的偏转说明了什么？

电子受到力的作用。

（3）结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜想成立。

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。之所以叫洛伦兹力是为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。

引导学生得出洛伦兹力与安培力的关系：安培力是大量定向移动的电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观本质。

洛伦兹力既然是一个力，那我们应该研究它的什么呢？

方向、大小。

二、探究洛伦兹力的方向

1．问题：洛伦兹力方向如何判断？

2.根据洛仑兹力与安培力的关系，学生应该能猜想出：左手定则？

3.实验验证

再次观看演示实验，进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。在屏幕上作图表示，验证洛伦兹力的方向是否可以用左手定则判定。

设计思想：体现物理是以实验为基础的学科，科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。培养学生科学研究最基本的思维方法：分析推理──猜想──实验验证──得出结论。

引导学生总结洛伦兹力的方向的判断──左手定则的具体内容：

伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，若四指指向是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。

洛仑兹力的特点：（1）F洛⊥vB平面（2）洛仑兹力不做功

（强调：四指指向是负电荷运动的反方向）

三、洛伦兹力大小的探究

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？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的大小呢？

点拨学生：建立物理模型，注意分析问题情景的关键点。

分组讨论

问题情景：设有一段横截面积为S的通电导线，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v，取时间t内电荷经过的长度对应的导体为研究对象（先建立物理模型，课件中有模型图，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。）

1．算出q与电流I的关系？（I=nqvS）

2．在时间t内的通过截面的粒子数为多少？（N=nvSt）

3．导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线受到的安培力有多大？（F安=BIL）

4．安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，则每个电荷所受的洛伦兹力多大？（F洛=qvB）

设计思想：这是本课的难点，结合教材中的思考与讨论、根据学生的认识规律将复杂问题简单化，设置四个小问题让学生依次去探究，这样就为学生提供解决问题的逻辑线索，降低解决问题的难度，锻炼学生的逻辑推理能力。在推理过程中，渗透宏观世界与微观世界的联系，以及解决物理问题的一种思想（通过设置一些中间量，最后将其消掉得出我们所需要的结论）。

（巡视学生推导情况并进行根据实际情况，进行个别指导点评学生的成果，并进一步引导学生分析结论）

提问：该公式F洛=qvB的适用条件是什么？（电荷的运动方向与磁场方向垂直）

当v∥B时，F洛=0（类比安培力，B∥L时F安=0）

当v与B方向成θ时，F洛=qvBsinθ

设计思想：将安培力和洛伦兹力的大小关系作比，既能自然地推导出洛伦兹力的大小，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

[例题] 如图所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的运动速度均为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，并标出洛伦兹力的方向。

四、洛伦兹力的实际应用

理论来自于实践，更要服务于实践。

电视显像管的工作原理

（1）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成，介绍各部分的作用。

（2）原理：应用电子束磁偏转的道理。电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的作用电子就会偏转，就可以使整个荧光屏发光

【课堂小结】

（让学生去总结本节课的主要内容）

安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。

洛伦兹力的方向：左手定则

洛伦兹力大小：电荷的运动方向与磁场方向垂直，F洛=qvB电荷的运动方向与磁场方向平行，F洛=0当v与B既不垂直，又不平行时，F洛=qvBsinθ

【课堂训练】

1、如图3所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。

2、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（）

A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同

B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变

C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用

D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小

3、如图甲所示,一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动.飞离桌子边缘A,最后落在地板上,设有磁场时其着地速度大小为v1；若撤去磁场,其余条件不变时,小球着地速度大小为v2,则（）A.v1

B.v1>v2

C.v1＝v2

D.无法确定

4、如上图，一长直螺线管通有电流，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是（）A、匀加速运动

B、匀减速运动 C、匀速直线运动

D、在螺线管内来回往复运动

【课外探究，发散思维】

让学生根据所本节所学的知识去探究生活和科技中还有哪些应用洛伦兹力的例子，课后进行交流。这样设计可以增强学生学习的兴趣，开阔学生的视野，使学生的思维得到发散。【作业】课后“思考与讨论”、一张洛伦兹力自测卷【教学反思】

1．教学各项目标基本完成。

2．现象——分析推理──猜想──实验验证──得出结论是科学研究最基本的思维方法，要给学生更多的思维空间，探究层次还可深入些。

3．课堂处理过程要注意关键位置的引导，还应更关注学生的个体差异。

篇6：磁场对运动电荷的作用教案

知识目标

1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．

能力目标

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．情感目标

通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理——假设——实验验证”．

教学建议教材分析

本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力．教法建议

在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式

．理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是：

1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式式的应用．，类比电场办法掌握公

2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．

教学设计方案

磁场对运

动电荷作用

一、素质教育目标

（一）知识教学点

（二）能力训练点

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．

（三）德育渗透点

通过本节教学，培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育．

（四）美育渗透点

注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感．

二、学法引导

1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式的应用。，类比电场办法掌握公式

2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。

三、重点·难点·疑点及解决办法

1、重点

洛仑兹力的大小

和它的方向。

2、难点

用左手定则判断洛仑兹力的方向。

3、疑点

磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力。

4、解决办法

引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念，使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

阴极射线发射器，蹄形磁铁。

六、师生互动活动设计

教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式

。理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。

七、教学步骤

（一）明确目标（略）

（二）整体感知

本节教学讲述磁场对运动电荷的作用力，首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力，然后由通电导线受磁场力的概念。

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1、理论探索

推导出洛仑兹力的大小和方向，重点掌握洛仑兹力

前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用，若导线无电流，安培力为零。由此我们就会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。

2、实验验证

从演示实验中可以观察到：阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用，这一力称为洛仑兹力．

3、洛仑兹力的方向

根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直．请同学们思考，洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗？讨论：洛仑兹力对带电粒子是否做功？

4、洛仑兹力的大小

根据通电导线所受安培力的大小，结合导体中电流的微观表达式，让学生推导出：当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小，当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力．带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关．

运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生变化，其运动方向会发生偏转．高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上，就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向，对地球上的生物起着保护作用．

（四）思维、扩展

本节课我们学习了洛仑兹力的概念．我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时，都不受磁场力的作用，带电粒子垂直磁场运动时，所受洛仑兹力的大小，方向和磁场方向、运动方向互相街．可用左手定则判断（举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向．）

如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时，同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗？

八、布置作业

1、P152（1）（2）（3）

九、板书设计

四、磁场对运动电荷的作用

一、磁场对运动电荷的作用力——洛仑兹力

二、洛仑兹力的方向——左手定则

三、洛仑兹力的大小

1、若 ∥ 或

2、若 ⊥，四、洛仑兹力的特点

1、洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。

2、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关

《磁场对运动电荷的作用力》教学设计

安徽省砀山中学物理组周分工

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么是洛仑兹力，会用左手定则判定洛仑兹力方向，会计算洛伦兹力大小。

2．由安培力大小推导运动电荷所受的洛仑兹力大小，培养学生的迁移能力。

（二）过程与方法

1．通过复习安培力方向，电流与电荷运动方向的关系，猜想洛伦兹方向，再利用实验加以探究验证，使学生对安培力和洛伦兹力有统一认识。

2．通过复习安培力大小，电流微观表达式，理论推导洛伦兹力大小，让学生意识到安培力是洛伦兹力的宏观表现。

3．通过思考讨论的方式认识洛伦兹力的作用效果。

（三）情感态度与价值观

1．通过实验探究培养学生科学分析的习惯，即“假设──推理──实验验证”。

2．从安培力的角度研究洛伦兹力的方向、大小，使其学生建立宏观、微观的概念，感受物理规律的统一美。

二、教学重点、难点：洛伦滋力的大小和方向

三、教具：高压感应圈，阴极射线管，条形磁铁等

四、教学过程

1．习题导入

习题：如图1，电子束水平向右从小磁针上方飞过，试判断小磁针

极如何偏转？

通过此题引导学生体会：

（1）“运动的电荷”可等效成“电流”，且等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。

（2）运动电荷如同电流一样，可在周围产生磁场。

师：磁场对电流有安培力作用，“运动的电荷”可等效成“电流”，容易想到：磁场对“运动电荷”有无力的作用？（让学生短时间思考猜测）

2．实验探究

师：介绍实验装置高压圈阴极射线管

演示：不加磁场时，电子不受力，作直线运动，如图2；拿一条形磁铁靠近玻璃管，运动的电子处在磁场中，观察发生的现象，如图

3图2 图3

生：电子发生了偏转

师：这说明了什么？

生：磁场对运动的电子有力的作用

师：磁场对运动电荷确实有力的作用。荷兰物理学家洛伦兹首先提出：运动电荷能产生磁场；磁场对运动电荷有力的作用。物理学上把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力．

教师引导学生：认识一种新的力应研究它的三要素。

3．洛伦兹力方向的判断

回忆安培力方向判断方法──左手定则内容，结合习题结论：等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反，引导学生猜测：洛伦兹力方向也可用左手定则判断。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，拇指指应为洛伦兹力方向

实验验证：如图4，让条形磁铁的N极正对电子束，观察电子偏转方向，与用左手定则判断的结果一致；如图5，让S极正对电子束，重复验证。

图4 图5

总结归纳：洛伦兹力方向由左手定则判定。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，那么拇指的指向就是洛伦兹力的方向。

尝试应用：试判断图6中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向

4．洛伦兹力大小的计算

图6

如图7，大量电荷定向移动形成电流，把电流垂直放入磁场中，每一个运动电荷都要受到洛伦兹力，这些洛伦兹力的集体（宏观）表现就是安培力。

引导学生回答下列问题：

（1）若图7中的一段导线内有（（2）若图7中导线长设为，电流设为，磁感应强度为（（3）每个自由电荷的电量为，图7中的总电量

为多少？（）），导线所受安培力多大？）

个自由电荷，则安培力与洛伦兹大小有什么关系？

电荷定向移动的速率为，这些电量全部从

通过，用时多少？（）

电流如何表达？（师：根据上述条件，能否推导出

生：

师：上述推导中与）的计算式？

在方向有什么要求？

生：电荷运动方向应当与磁场方向垂直。

总结：当电荷运动方向与磁场垂直时：、练习2．电子的速率、，上述各物理量的单位分别为：、,沿着与磁场垂直的方向射入的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？电子的质量，它受到的重力是多大？，通过此题一方面让学生熟悉洛伦兹力的公式，另一方面让学体会分析演示实验时，重力可以忽略的原因。

师：当电荷的运动方向与磁场方向平行时，是否受洛伦兹力呢？

生：不受，因为前节已证明当通电导体和磁场平行时，磁场对导体没有作用力。

总结：当电荷运动方向与磁场方向平行时，受到的洛仑兹力等于零；当电荷运动方向与磁场方向垂直时，受到的洛仑兹力

思考讨论：当电荷运动方向与磁场方向成角时，受到的洛伦兹力多大？（提示：分解速度或磁感应强度）

5．洛伦兹力作用效果

讨论：洛伦兹力方向与电荷运动方向有何关系？

洛伦兹是否对电荷做功？

洛伦兹力对电荷速度大小、方向有何影响？

篇7：5第五节：磁场对运动电荷的作用

西北师大附中白景曦

第五节磁场对运动电荷的作用

白景曦

（西北师范大学第一附属中学甘肃兰州 730070）

摘要

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力；洛伦兹力的大小：fqvBsin，洛伦兹力的方向由左手定则确定。

关键词：洛伦兹力

左手定则

特点

引言

磁场对电流有力的作用，什么是电流呢？电荷的定向移动就形成电流，于是我猜想：磁场对运动的电荷肯定有力的作用，磁场对电流的作用力其实就是磁场对每个电荷的作用力的合力。我的猜想是否正确呢？本节课我们就来研究磁场对运动电荷的作用。

第1课时：洛伦兹力的大小和方向

新课教学：

实验：磁场对运动电荷有力的作用装置：电子管、蹄形磁铁

现象：不加磁场电子束沿直线运动；加磁场电子束发生偏转。

结论：磁场对运动电荷有力的作用

一、洛伦兹力

1.什么是洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的方向如何确定呢？

分析：我们知道磁场对电流的作用力用左手定则来判断，磁场对运动电荷的作用力当然可以用左手定则来判断。怎么判断呢？

2.方向

（1）左手定则：伸出左手，让四指和拇指垂直并且在同一个平面内，让磁感线垂直

高二物理教案

西北师大附中白景曦

穿过手心，四肢指向正电荷的运动方向，拇指所指为正电荷所受洛伦兹力的方向；或四指指向负电荷运动方向的反方向，拇指所指为负电荷所受洛伦兹力的方向。

练习：判断电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力的大小与哪些因素有关，有什么关系呢？ 3.大小

我们猜想过：安培力就是各个运动电荷所受洛伦兹力的合力，因此我们可以根据安培力的大小来研究洛伦兹力的大小。

设置情境：如图所示，一段长L，横截面积为S的导线垂直放入磁感应强度为B匀强磁场中。若已知导线中单位体积内有n个电荷，每个电荷的带电量为q，导线中通电流I时，电荷运动的平均速率为v。求每个电荷所受洛伦兹力为多大？

解析：

根据FBIL，InqvS，得

FB(nqvS)L

每个电荷所受洛伦兹力：fFnLSqvB 现在我们会计算洛伦兹力的大小了没有？会了，怎么计算呢？fqvB；我说不对，为什么呢？

这个规律是在电荷的运动方向与磁场方向垂直的条件下得到的。（1）当vB时，fqvB；（2）当v//B时，f0；

高二物理教案

西北师大附中白景曦

（3）当v与B成角（图示），fqvBsin。

练习2：电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？

解析：f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N

练习3：来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）

A.竖直向下沿直线射向地面

C.相对于预定点稍向西偏转

B.相对于预定地面向东偏转 D.相对于预定点稍向北偏转

选B.地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.上题中洛伦兹力会改变质子的速度大小吗？为什么？不会，因为洛伦兹力的方向始终垂直于运动电荷的运动方向。

二、洛伦兹力的特点：对运动电荷始终不做功。

三、应用：如图所示。

结论

本节课收获如下：

1.知识：（1）洛伦兹力的方向；（2）洛伦兹力的大小。2.方法：等效法

参考文献：

[1] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册教师教学用书．北京：人民教育出版社，2003.[2] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册（必修加选修）．北京：人民教育出版社，2006.高二物理教案

西北师大附中白景曦

[3] 人民教育出版社．延边教育出版社编著．物理第二册（必修加选修）教案．吉林：延边教育出版社，2008.[4] 马兰刚著．物理第二册（必修加选修）教案．甘肃：未来教育出版社，待版．

篇8：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

一、创新教学模式, 加强过程探究

在传统的高中物理教学中, 学生的学习是被动的, 教师只管“填鸭式”教学, 较少关注学生学习兴趣的激发和能力的培养, 以致学生对知识的掌握不牢、运用不够灵活。要改变这种现状, 教师在教学中就要创新教学模式, 加强过程探究, 注意激发学生的学习兴趣, 让学生自主学习, 主动参与教学活动。例如, 对于“洛伦兹力”这一节课, 按照大纲, 已有的教学模式主要是要求学生学会洛伦兹力的计算公式, 即用f=qvB来计算洛伦兹力的大小, 并掌握洛伦兹力的方向的判断方法, 即左手定则。但是课本上对于这两点的讲解只是直接给出了结论, 并没有讲解其探究的过程。这样学生只能生搬硬套, 被动接受知识。在具体教学中, 教师可以通过实验演示来吸引学生的注意力, 帮助学生理解掌握相关的知识和规律。如教师可首先介绍阴极射线管与匀强磁场, 然后演示在不加匀强磁场的情况下, 将阴极射线管接入电路, 闭合开关, 接通电源, 形成电子束, 可发现一段蓝色阴极射线, 方向竖直向上。然后将阴极射线管置于匀强磁场中, 发现射线束左偏, 说明射线束受到了洛伦兹力作用。继续加大磁场, 发现射线束左偏形成圆形轨迹, 说明该电子束所受洛伦兹力的方向指向圆心。这时, 引导学生认识洛伦兹力方向与速度方向、磁场方向的关系, 认识左手定则, 学生就能直观地学习洛伦兹力的计算公式和左手定则, 激发学习兴趣。

二、注重实验教学, 培养学生动手能力

在高中物理教学中, 演示实验是引起学生兴趣、培养学生能力的重要手段, 同时也能有效地提高教学质量。例如, 在学习磁场对运动电荷的作用的相关知识点时, 可以利用黑白电视机显像管进行实验演示让学生深刻理解磁场对运动电荷的作用, 从而让学生主动接受所要学习的知识, 教师顺利完成教学任务。首先, 需要对准备好的设备进行检查, 然后在关机状态中, 进行行、场偏转线圈的端子的焊接。然后, 在开机状态下, 调低亮度, 使荧光屏中央出现亮点, 并且及时指导学生对亮度进行调节, 以免电子束被烧毁。表明电子束没有受洛仑兹力作用, 既没有发生行偏转也没有发生场偏转。接着, 在关机后恢复行偏转线圈后再次开机。电子由于失去竖直方向的场偏转磁场, 可观察到荧光屏上呈现出一条水平亮线。最后, 在关机状态下, 焊下行偏转线圈的端子, 恢复场偏转线圈, 再开机。显像管失去了水平方向上的偏转磁场, 从而可观察到荧光屏中央呈现出一条竖直亮线。关机后再恢复行、场偏转线圈, 用改锥松开偏转线圈总成的紧固螺丝, 将电视接上TV信号后开机, 然后逆时针或顺时针缓慢地旋转偏转线圈总成, 可观察到图像也伴随着逆时针或顺时针缓慢转动。关机后将行偏转线圈的两个端子反接, 开机后则观察到图像左右相反。关机后将行偏转线圈的两个端子复位后, 将场偏转线圈的两个端子反接, 开机后观察到荧光屏呈现出倒立的图像。在进行这个实验时, 整个操作过程需要教师在旁边进行指导。一般情况下, 为了安全, 可以不打开电视机后盖, 使用磁铁两极各夹一块长铁片, 弯成蹄形, 卡在电视机后侧凸出部分 (即管颈部) , 可观察到图像整体向一侧移动, 并可能在另一侧露出一个大黑边。分析可知, 电子流偏转方向是遵守左手定则的。通过实验, 既让学生深刻理解相关知识的内涵, 还培养了学生的实验动手能力。

三、运用信息技术手段, 丰富课堂内容

现代教学中, 很多教师喜欢运用多媒体来辅助教学, 因为随着计算机技术的快速发展, 多媒体可以将一些抽象的、难理解的微观现象及其发展过程通过动画、图像、声音等形象、直观地展现在课堂上, 这样有利于学生理解掌握有关知识, 同时还能激发学生的学习兴趣。比如, 在讲授洛伦兹力时, 对于“安培力是洛伦兹力的宏观表现”这一结论, 如果教师单纯地去解释, 学生是难以理解的, 此时可制作一个Flash动画:一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中, 安培力对其产生作用, 导线切面的图上显示每个电子的定向移动方向恰恰与电流的方向相反, 导线受到的安培力正好就是每个运动电荷受到的洛伦兹力的合力。通过Flash动画的演示, 学生能够透彻地理解这一结论, 清楚地认识了微观上的安培力, 而无须教师再多做其他的解释。

篇9：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

一、创新教学模式，加强过程探究

在传统的高中物理教学中，学生的学习是被动的，教师只管“填鸭式”地教学，较少关注学生智力的开发学习兴趣的激发。以致学生对知识的掌握不牢，运用不够灵活。要改变这种现状，教师在教学中就要创新教学模式，加强过程探究，注意激发学生的学习兴趣，让学生自主学习，主动参与教学活动。例如，对于“洛伦兹力”这一节课，按照大纲，已有的教学模式主要是要求学生学会洛伦兹力的计算公式，即用f=qvB来计算力的大小，并掌握力的方向的判断方法，即左手定则。但是课本上对于这两点的讲解只是直接给出了结论，并没有讲解其探究的过程，这样在课堂上，不少学生只能生搬硬套，被动接受知识。想要激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率，就要求教师创新教学模式。在具体教学中，教师可以通过实验演示来吸引学生的注意力，帮助学生理解掌握相关的知识和规律。如图1所示，教师首先介绍阴极射线管与匀强磁场，在不加匀强磁场的情况下，将阴极射线管接入电路，闭合开头，接通电源，形成电子束，可发现一段蓝色阴极射线，方向竖直向上。然后将阴极射线管置于匀强磁场中，发现射线束左偏，说明射线束受到了洛伦兹力作用。继续加大磁场，发现射线束左偏形成圆形轨迹，如图2，说明该电子束所受洛伦兹力的方向指向圆心。再引导学生认识洛伦兹力方向与速度方向、磁场方向的关系，认识左手定则，这样学生就能直观地学习洛伦兹力计算公式和左手定则。

图1阴极射线管与匀强磁场组合

图2真实阴极射线管空间分布

二、增加实践教学，培养学生动手能力

在高中物理教学中，演示实验是引起学生兴趣、开发学生智力的重要手段，同时也能有效地提高教学质量。每当开始新的一节课时，教师用演示实验导入新课，学生因为导课内容而对即将学习的新知识产生浓厚的兴趣，从而让学生主动接受要学的知识，因而顺利完成教学任务。例如，开始新内容学习时，用演示实验导入新课：观察通了电的螺线管，会发现槽内的电解液不停地旋转，学生会因为这一现象而对新课内容感兴趣，引发学生想了解其内容，从而主动地去学习、探究，再经过教师的讲解，学生就能轻松地掌握教学内容。又如，在讲显像管时，其工作原理是一个重要知识点，通过实验的模拟，既让学生深刻理解其内容，还培养了学生的实验动手能力，更能满足学生的好奇心。

三、运用科技手段，丰富课堂内容

现代教学中，很多教师喜欢运用多媒体来辅助教学，因为随着计算机技术的快速发展，多媒体可以将一些抽象的、难理解的微观现象及其发展的经过通过动画、图像、声音等形象、直观地展现在课堂上，这样有利于学生理解掌握有关知识，同时还能激发学生的学习兴趣。比如，讲授洛伦兹力时，对于“安培力是洛伦兹力的宏观表现”这一结论，如果教师单纯地去解释，学生是难以理解的，此时可制作一个Flash动画：一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，安培力对其产生作用，导线切面的图上显示每个电子的定向移动方向恰恰与电流的方向相反，导线受到的安培力正好就是每个运动电荷受到的洛伦兹力的合力。通过Flash动画的演示，学生能够透彻地理解这一结论，清楚地认识了微观上的安培力，而无须教师再多做其他的解释。又如，在讲解用左手定则判断洛伦兹力的方向时，用Flash动画去演示怎样运用左手定则判断方向将会形象很多，通过三维动画图片来展现磁场方向、电荷运动方向、洛伦兹力方向三者之间的关系；关于极光的形成原因，首先展现出地球磁场的空间分布图，再展现出垂直的射向地球的向东偏转正电荷与长驱直入的两极正电荷。通过动画的演示，学生更容易理解、接受，在提高教学质量的同时解决了教学难点。

四、结语

综上所述，在高中物理教学中演示实验出现的频率非常高，如此高频率的出现就需要教师注重演示实验课的设计了，既不能让学生只是乐在上演示实验课，也不能让学生有了视觉疲劳，在运用演示实验时一定要遵循简单的操作、高的可见度、直观的现象、明确的目的、适度的演示和高效的成功率等基本的原则。新课改要求教师要充分发挥想象力，在已有的教学模式上创新，而演示实验正好迎合了新课改的这一特点，因此演示实验可以真正发挥其特长，通过结合现代化教学手段，在以后的高中物理教学中必将起到极其关键的作用。

参考文献

[1]人民教育出版社物理室编著.物理（第二册）[M].北京：人民教育出版社，2006：150-160.

[2]吴海清，黄尚鹏.高中物理中磁场对运动电荷的作用之教学反思[J].高等函授学报（自然科学版），2012（5），88-89.

篇10：《运动电荷在磁场中受到的作用力》教学设计

一、教材分析

安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容，这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到，在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力，电流，磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流，磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度，当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆。例如，在解决实际问题时，误以为安培力，电流，磁感应强度一定是两两垂直的等，另外，空间想象能力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图，俯视图和剖面图，需要一定的训练巩固。

二、教学目标

（一）知识与技能

1、会推导磁场中安培力的表达式，会计算磁场中安培力的大小。

2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。

3、了解磁电式电流表的工作原理。

（二）过程与方法

通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。

（三）情感、态度与价值观

1、通过推导一般情况下安培力的公式F=ILBsinθ，使学生形成认识事物规律要抓住

一般性的科学方法。

2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。

三、教学的重点和难点

安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力，电流，磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。

四、教学方法：实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。

五、学情分析

学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识，已经知道通电导线在磁场中会受到的力的作用，通过本节学习进一步知道这个力是安培力，会判断方向，会计算大小。本节需要学生有一定的空间想象能力，通过一定的训练巩固。

六、教学用具：

蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、视频展台，白板等多媒体辅助教学设备

七、教学过程：

【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣

通过本章的第一节学习，我们知道通电导线在磁场中会受到的力的作用，这节课我们来具体研究一下这个力。【授新课】

【演示实验】引出课题

准备蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈等用具。把线圈通过两根比较柔软的导线先挂在铁架台上，线圈底边穿过蹄形磁铁。这时让同学观察，线圈的情况。

提起同学注意观察：现在给线圈通电，线圈情况又会怎样呢？

线圈动了，实验效果很明显。通电导线在磁场中受到的力称为什么力，同学们自己阅读教材91页第一段，找出答案。

【

一、安培力】明确知识、突出重点、解决难点

1、安培力的方向：

猜想：由F = B I L 猜想，F的方向可能和谁有关？

学生答：可能与B和I 的方向有关

教师：如何设计实验去证明F的方向与B和I的方向有关？

教师引导学生用“控制变量法”设计实验

在原有实验的基础上进行探究，学生思考讨论。

演示实验：

（1）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向

现象：导体向相反的方向运动。

（2）改变电流的方向

现象：导体又向相反的方向运动。

教师引导学生分析得出结论：

（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

左手定则：通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用的方向就是：伸开左手，是大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

特别提醒：

1.无论通电导线与磁感线的夹角如何，安培力的方向一定可以用左手定则来判断，当导线和磁感线不垂直时，把导线所在处的磁感应强度B分解为跟导线平行的分量B∥和跟导线垂直的分量B⊥，让B⊥垂直穿过掌心，不管怎样，安培力一定垂直于导线与磁感线所决定的平面．

2、F、B、I三者关系：（用正方体演示，演示时用的线条要醒目，让同学看的视角要合适。）

⑴、F、B、I三者关系为两两垂直时，F、B、I三者关系示意图：

⑵、当B与I不垂直时F、B、I的关系示意图：

总结：不管B与I是否垂直，F都垂直与B和I所决定的平面。

【实战演练】探讨共进、总结提高

常识准备：

“⊙”表示电流垂直纸面向外，“

”表示电流垂直纸面向里。

“×”表示磁感线垂直纸面向里，“●”表示磁感线垂直纸面向外

例

1、利用左手定则判断下列通电导体在磁场中所受的安培力方向。

例

2、如图所示磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向，试画出第三个量的方向。

判断通电导在安培力作用下的运动问题的基本方法

1.画出导线所在处的磁场方向

2.确定电流方向

3.根据左手定则确定受安培力的方向

4.根据受力情况判断运动情况

【检验实效】

现在用实践检验一下我们刚学过的知识。

再次演示实验：先用刚才学到的知识判断一下线圈动的方向，然后通电演示。

实验结果和我们判断的是一样的，说明我们学到的左手定则正确而且非常实用。（前后呼应，一气呵成，有利于知识的掌握和理解。）

通电导线在磁场中受到力的作用，利用这点人类制作出了磁电式仪表，下面我们一起研究一下磁电式电流表。

【

二、磁电式电流表】多媒体演示

1、磁电式电流表的构造

（多媒体打开图一和图二，展示磁电式电流表的构造。一边展示，一边讲解。）

如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。

2、磁电式电流表的工作原理

⑴ 同学们打开课本，根据课本分小组讨论研究磁电式电流表的工作原理。

可以参照以下几个问题：

线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不能一直转下去？

为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？

如何根据指针的偏转方向来确定电路上电流的方向？ ⑵ 媒体打开图三，展示磁电式电流表的工作原理。

⑶ 组代表根据图片讲解磁电式电流表的工作原理。如有不全或者欠妥，其他同学们可以修改补充。

⑴.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。

⑵.磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。

⑶.当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

八、板书设计

3.4通电导线在磁场中受到的力

一、安培力

1、安培力的方向（左手定则）

2、安培力的大小Ｆ＝ILBsinθ

二、磁电式电流表

1、磁电式电流表的构造

2、磁电式电流表的工作原理

九、教学反思：

对于这节课教材课标有三个目标，一个是安培力的方向，会用左手定则判断安培力的方向；二个推导匀强磁场中安培力表达式，计算匀强磁场中安培力的大小；三是知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

本节设计能够突出新课程中重过程、重方法、重体验的理念，始终以情景问题为依托，引导学生去思考、总结、归纳，凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的结合。教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动，加深课堂教学的实效，体现了以学生为主体的教学理念。从课后作业等情况来看，取得了一定的效果。

但仍有几点反思：

1、知识层次方面：本节内容含量稍多，需把握演示实验的时间，完成本节至少要用一课时，要求全体学生参与思考讨论，学习体会安培力方向的判断方法。左手定则是比较抽象的内容，学生不易理解，设计时采用演示实验的方法，用事实说话，易于帮助学生理解。

2、学生方面：个人认为学生对实验的能力欠缺，加强引导是关键。设计应把重点放在学生物理思维的养成上。为了提升学生分析思考物理问题的能力，设计中采用了演示实验和大屏幕相配合，把每步演示实验的结果及时记录下来，便于实验后进行思考讨论，得出实验结论。

3、教师方面：注意语言的组织，加强教师对知识的引导作用。并做好示范作用，了解学生的知识层次。尽量照顾全体。

4、不足

1）在学习左手定则时，应让学生参与到实验中，把实验和定则理论再次结合活用定则，既验证定则的正确性，又应用了定则。两全其美。

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