2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 5 洛倫茲力的應(yīng)用教案 教科版選修3-1

2024-2025學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)5洛倫茲力的應(yīng)用教案教科版選修3-1學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具課程基本信息1.課程名稱：高中物理——磁場(chǎng)洛倫茲力的應(yīng)用

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高三年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)（45分鐘）

二、教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)

1.教學(xué)內(nèi)容：

（1）復(fù)習(xí)磁場(chǎng)的基本概念和性質(zhì)；

（2）學(xué)習(xí)洛倫茲力的定義和計(jì)算公式；

（3）掌握洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的例子，如電磁感應(yīng)、電動(dòng)機(jī)、無線充電等。

2.教學(xué)目標(biāo)：

（1）能夠熟練描述磁場(chǎng)的基本概念和性質(zhì)；

（2）能夠運(yùn)用洛倫茲力的計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；

（3）能夠理解洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的作用和意義。

三、教學(xué)步驟

1.導(dǎo)入：通過復(fù)習(xí)磁場(chǎng)的基本概念和性質(zhì)，引出洛倫茲力的概念。

2.講解：詳細(xì)講解洛倫茲力的定義和計(jì)算公式，結(jié)合實(shí)際例子進(jìn)行說明。

3.練習(xí)：布置相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生運(yùn)用洛倫茲力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

4.總結(jié)：通過總結(jié)洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的例子，加深學(xué)生對(duì)洛倫茲力的理解。

四、教學(xué)評(píng)價(jià)核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要圍繞物理學(xué)科的科學(xué)探究、科學(xué)解釋、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度四個(gè)方面展開。

1.科學(xué)探究：通過洛倫茲力的實(shí)例分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和解決問題的能力。學(xué)生能夠通過實(shí)際例子，觀察和分析洛倫茲力的作用，進(jìn)而能夠運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究。

2.科學(xué)解釋：通過講解洛倫茲力的定義和計(jì)算公式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)解釋能力。學(xué)生能夠理解和運(yùn)用洛倫茲力的計(jì)算公式，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)的解釋和分析。

3.科學(xué)思維：通過洛倫茲力的應(yīng)用實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。學(xué)生能夠運(yùn)用邏輯思維和批判性思維，分析和解決與洛倫茲力相關(guān)的問題。

4.科學(xué)態(tài)度：通過學(xué)習(xí)洛倫茲力的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生能夠積極參與學(xué)習(xí)，對(duì)物理現(xiàn)象保持好奇心和求知欲，對(duì)科學(xué)知識(shí)持有批判性思維，勇于探索和挑戰(zhàn)。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.洛倫茲力的定義和計(jì)算公式；

2.洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的例子，如電磁感應(yīng)、電動(dòng)機(jī)、無線充電等。

難點(diǎn)：

1.洛倫茲力的計(jì)算公式的理解和運(yùn)用；

2.洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的原理和作用的理解。

解決辦法：

1.對(duì)于洛倫茲力的定義和計(jì)算公式的理解，可以通過具體的實(shí)例和動(dòng)畫進(jìn)行講解，讓學(xué)生直觀地感受洛倫茲力的作用和計(jì)算過程。

2.對(duì)于洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的例子，可以通過展示電磁感應(yīng)、電動(dòng)機(jī)、無線充電等實(shí)際設(shè)備和工作原理，讓學(xué)生深入理解洛倫茲力的實(shí)際應(yīng)用。

3.對(duì)于洛倫茲力的計(jì)算公式的運(yùn)用，可以布置相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際計(jì)算和應(yīng)用，從而加深對(duì)計(jì)算公式的理解和運(yùn)用能力。

4.對(duì)于洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的原理和作用的理解，可以通過討論和小組合作的方式，讓學(xué)生進(jìn)行深入的探討和理解，從而提高對(duì)洛倫茲力的應(yīng)用能力的理解。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：在課堂上，教師將使用講授法來傳授磁場(chǎng)和洛倫茲力的基本概念、性質(zhì)和計(jì)算公式。這種方法適用于向?qū)W生提供系統(tǒng)的知識(shí)，并幫助他們理解復(fù)雜的概念。

2.討論法：通過小組討論，學(xué)生將能夠互動(dòng)交流，探討洛倫茲力在實(shí)際應(yīng)用中的例子。這種方法有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問題的能力。

3.實(shí)驗(yàn)法：學(xué)生將通過實(shí)驗(yàn)來觀察洛倫茲力的作用，從而加深對(duì)概念的理解。這種方法將培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)技能。

教學(xué)手段：

1.多媒體設(shè)備：為了生動(dòng)展示磁場(chǎng)和洛倫茲力的概念，教師將使用多媒體設(shè)備，如PowerPoint演示文稿和動(dòng)畫視頻。這些手段可以幫助學(xué)生更直觀地理解抽象的概念。

2.教學(xué)軟件：利用物理模擬軟件，學(xué)生可以親身體驗(yàn)洛倫茲力的作用，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這種軟件能夠提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣。

3.互動(dòng)白板：教師可以使用互動(dòng)白板來進(jìn)行實(shí)時(shí)演示和解釋，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論。這種手段有助于提高學(xué)生的注意力和理解力。

4.洛倫茲力模擬器：使用專門的洛倫茲力模擬器，學(xué)生可以親自操作，觀察不同條件下洛倫茲力的變化。這種設(shè)備將增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

5.網(wǎng)絡(luò)資源：教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線學(xué)術(shù)文章和視頻教程，以進(jìn)一步拓寬知識(shí)視野，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)的習(xí)慣。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)洛倫茲力的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們知道磁場(chǎng)洛倫茲力是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于磁場(chǎng)洛倫茲力的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受其魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹磁場(chǎng)洛倫茲力的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.磁場(chǎng)洛倫茲力基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解磁場(chǎng)洛倫茲力的基本概念、計(jì)算方法和原理。

過程：

講解磁場(chǎng)洛倫茲力的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹磁場(chǎng)洛倫茲力的計(jì)算方法和原理，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.磁場(chǎng)洛倫茲力案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解磁場(chǎng)洛倫茲力的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的磁場(chǎng)洛倫茲力案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解磁場(chǎng)洛倫茲力的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用磁場(chǎng)洛倫茲力解決實(shí)際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論磁場(chǎng)洛倫茲力的未來發(fā)展或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與磁場(chǎng)洛倫茲力相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)磁場(chǎng)洛倫茲力的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)磁場(chǎng)洛倫茲力的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括磁場(chǎng)洛倫茲力的基本概念、計(jì)算方法、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)磁場(chǎng)洛倫茲力在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用磁場(chǎng)洛倫茲力。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于磁場(chǎng)洛倫茲力的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)掌握：學(xué)生將能夠熟練掌握磁場(chǎng)和洛倫茲力的基本概念、性質(zhì)和計(jì)算公式。他們能夠理解磁場(chǎng)洛倫茲力在物理世界中的重要性，并能夠描述其在電磁感應(yīng)、電動(dòng)機(jī)、無線充電等領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.科學(xué)探究能力：通過實(shí)驗(yàn)觀察和案例分析，學(xué)生將培養(yǎng)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和解決問題的能力。他們將學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證磁場(chǎng)洛倫茲力的現(xiàn)象，并能夠運(yùn)用科學(xué)方法來解釋和解決問題。

3.科學(xué)思維能力：學(xué)生將培養(yǎng)邏輯思維和批判性思維能力。他們能夠運(yùn)用科學(xué)原理和邏輯推理來分析和解決與磁場(chǎng)洛倫茲力相關(guān)的問題，并能夠?qū)Σ煌挠^點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估和批判。

4.科學(xué)態(tài)度：學(xué)生將培養(yǎng)對(duì)物理學(xué)科的好奇心和求知欲，以及對(duì)科學(xué)知識(shí)的批判性思維。他們將對(duì)磁場(chǎng)洛倫茲力的現(xiàn)象保持開放和探索的態(tài)度，勇于提出問題、質(zhì)疑現(xiàn)有的知識(shí)和尋求新的解決方案。

5.合作能力：通過小組討論和合作，學(xué)生將培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和溝通的能力。他們將學(xué)會(huì)與他人共同工作，分享觀點(diǎn)和想法，并能夠通過討論和合作來解決問題和達(dá)成共識(shí)。

6.創(chuàng)新能力：學(xué)生將培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性解決問題的能力。他們能夠提出新的觀點(diǎn)和想法，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來設(shè)計(jì)和創(chuàng)新磁場(chǎng)洛倫茲力的應(yīng)用，如新型電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、更高效的無線充電技術(shù)等。典型例題講解例題1：

一個(gè)電子以速度v在垂直于磁場(chǎng)B的方向上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)度為B。求電子受到的洛倫茲力大小和方向。

解答過程：

根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式F=qvB，其中q是電子的電荷量，v是電子的速度，B是磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

將已知數(shù)值代入公式，得到F=(-1.6×10^-19C)×(3×10^6m/s)×(0.5T)=-2.4×10^-13N。

由于電子的電荷是負(fù)的，所以洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直，并且根據(jù)右手定則，方向指向電子的運(yùn)動(dòng)方向。

答案：洛倫茲力的大小為2.4×10^-13N，方向與磁場(chǎng)方向垂直，指向電子的運(yùn)動(dòng)方向。

例題2：

一個(gè)正電荷以速度v在垂直于磁場(chǎng)B的方向上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)度為B。求正電荷受到的洛倫茲力大小和方向。

解答過程：

根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式F=qvB，其中q是正電荷的電荷量，v是正電荷的速度，B是磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

將已知數(shù)值代入公式，得到F=(1.6×10^-19C)×(3×10^6m/s)×(0.5T)=2.4×10^-13N。

由于正電荷的電荷是正的，所以洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直，并且根據(jù)右手定則，方向指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向。

答案：洛倫茲力的大小為2.4×10^-13N，方向與磁場(chǎng)方向垂直，指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向。

例題3：

一個(gè)帶電粒子以速度v在磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直。求帶電粒子受到的洛倫茲力大小和方向。

解答過程：

根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式F=qvB，其中q是帶電粒子的電荷量，v是帶電粒子的速度，B是磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

將已知數(shù)值代入公式，得到F=(1.6×10^-19C)×(3×10^6m/s)×(0.5T)=2.4×10^-13N。

根據(jù)右手定則，當(dāng)磁場(chǎng)方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，指向粒子的運(yùn)動(dòng)方向。

答案：洛倫茲力的大小為2.4×10^-13N，方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，指向粒子的運(yùn)動(dòng)方向。

例題4：

一個(gè)帶電粒子以速度v在磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)方向成45度角。求帶電粒子受到的洛倫茲力大小和方向。

解答過程：

根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式F=qvB，其中q是帶電粒子的電荷量，v是帶電粒子的速度，B是磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

將已知數(shù)值代入公式，得到F=(1.6×10^-19C)×(3×10^6m/s)×(0.5T)=2.4×10^-13N。

根據(jù)右手定則，當(dāng)磁場(chǎng)方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向成45度角時(shí)，洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，并且與磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向的夾角為45度。

答案：洛倫茲力的大小為2.4×10^-13N，方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，與磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向的夾角為45度。

例題5：

一個(gè)帶電粒子以速度v在磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)方向成30度角。求帶電粒子受到的洛倫茲力大小和方向。

解答過程：

根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式F=qvBsinθ，其中q是帶電粒子的電荷量，v是帶電粒子的速度，B是磁場(chǎng)的強(qiáng)度，θ是磁場(chǎng)方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向的夾角。

將已知數(shù)值代入公式，得到F=(1.6×10^-19C)×(3×10^6m/s)×(0.5T)×sin30°=1.2×10^-13N。

根據(jù)右手定則，當(dāng)磁場(chǎng)方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向成30度角時(shí)，洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，并且與磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向的夾角為30度。

答案：洛倫茲力的大小為1.2×10^-13N，方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向，與磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向的夾角為30度。板書設(shè)計(jì)1.磁場(chǎng)洛倫茲力的基本概念

-磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)線

-洛倫茲力：定義、計(jì)算公式

2.磁場(chǎng)洛倫茲力的性質(zhì)和方向

-左手定則：判斷洛倫茲力的方向

-右手定則：判斷電流的方向和磁場(chǎng)之間的關(guān)系

3.磁場(chǎng)洛倫茲力的應(yīng)用

-電磁感應(yīng)：法拉第電磁感應(yīng)定律

-電動(dòng)機(jī)：工作原理、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

-無線充電：電磁感應(yīng)原理

4.磁場(chǎng)洛倫茲力與生活實(shí)際

-指南針：磁場(chǎng)對(duì)磁性物體的影響

-磁卡：磁場(chǎng)在信息存儲(chǔ)中的應(yīng)