人教版选修3-1 第三章磁场第5节
《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计
【教学目标】
1、知识与技能：
（1）认识洛伦兹力的产生条件，掌握洛伦兹力方向的判断方法-左手定则；
（2）会推导洛伦兹力的大小，能够计算洛伦兹力的大小
（3）会解释生活中的一些现象
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）学生通过实验观察，加深对研究方法的认识与理解。
（4）培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理能力
3、情感态度与价值观：
（1）在研究物理问题中体会物理研究的思想。
（2）体会物理与生活，物理与自然的联系
（3）能用质疑的眼光看问题
（4）体会交流与合作。
【教学重点、难点】
重点：洛伦兹力方向和大小。
难点：洛伦兹力计算公式的理论推导过程。
【实验器材】
阴极射线管、多媒体投影、亥姆霍兹线圈、磁铁、高压感应圈
【教学方法】
讲授法、实验法、讨论法，理论探究法
教学过程
教学
环节
教师活动学生活动备注
极光引入，引导猜想
“原天地之美而达万物之
理”，很高兴能有机会跟大家一
起继续探索电与磁的世界。其实
我们本身就处在一个大磁场中，
它每天都在保护着我们免受太
阳的伤害。
展示视频：走进地球磁场
（边看边解说）
设问：同学们，地球的磁场
为什么能改变这些带电粒子的
运动方向，使它们只到达两极，
从而形成美丽的极光？
观察视频，思考问题，
猜测一：磁场对运动
电荷有力的作用？
学生对宇
宙的秘密比较
向往，通过极光
的短片，吸引学
生的注意力，激
起疑问，引发思
谜底就藏在今天我们的课题里面。
（打出课题：运动电荷在磁场中受到的力）考，从而引入课题。
知新，实验验证洛伦兹力
磁场对运动电荷真的有作用
力吗？为了解开这个谜团，今天
老师带来了一位特殊的朋友，这
就是阴极射线管：
（阴极射线管是现代电视机显像管的原
型，由它引发了现代扫描技术的开发与发
展。）
把感应线圈的高压加到阴极
射线管上。在阴极就会发出阴极
射线，飞向阳极。
介绍阴极射线管：
（1）怎么显示微观粒子的轨
迹
（2）里面高速运动的带电粒
子是电子
同学们可以看到现在展现在
我们面前的是一束高速运动的
电子流。
设问：同学们现在看到了运
动电子的轨迹，是一条直线。请
同学们设想一下，如何验证我们
的猜想？
师：请同学自己上来试试看。观
察实验现象。
（强调注意安全）
学生：观察现象
学生：讨论，交流，
回答：在阴极射线管
的周围加一个磁场。
（用磁铁）
观察现象：当条形磁
铁靠近阴极射线管时
电子束弯曲，越靠近
弯曲程度越大。（不
同方向加磁场，弯曲
的方向不同，不同磁
通过实验
来验证猜想，使
学生经历探究
过程。
实验结论：运动电荷在磁场中受到的力------洛伦兹力。
（洛伦兹，荷兰物理学家，1902年的时候获诺贝尔物理学奖，正是他首次对此进行了研究，并得出相关结论，为了纪念这位科学家，我们把磁场对运动电荷的作用力命名为洛伦兹力。）
同其他力一样，洛伦兹力同样也有三个要素：大小、方向和作用点。接下来我们来研究它的方向和大小。极靠近，弯曲的方向不同）
学生总结：磁场的确对运动电荷存在作用力
探究洛伦兹力的方向
在我们研究洛伦兹力的方向之
前，我们还需要做点准备工作。
著名物理学家费曼说过：科学
是一种方法。
演示：磁场中通电导体的受
力。
磁场对电流有力的作用-称
为安培力，
如果电流方向和磁场方向，
我们能否用具体的方法判断安
培力的方向？说说看。
（讲述左手定则的内容）
设问：同学们，电流又是如何形
成的呢？
师：大量微观电荷的集体定向移
动形成电流，在宏观上就受到安
培力的作用，而从微观层面来
说，运动的电荷只受到洛伦兹力
的作用。请同学们猜测下，这两
者的方向有什么关系呢？
师：好，同学们请看，如果外加
一垂直向里的磁场你能判断这
观察现象，回忆安培
力知识。
左手定则。
回答：大量自由电
荷的定向移动。
（学生讨论）
方向应该相同。
回答：受力方向，向
下。（向上）
让学生了
解宏观研究与
微观研究相结
合的科学方法。
培养学生猜想、
推理和分析能
力
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
运动电子的受力方向吗？试试看。
师：你判断方法是？
师：那四指的指向表示什么？
演示：加垂直向里的磁场，向下弯曲。
师：非常好，实验验证了我们的推断，请同学们鼓掌给予表扬。
师：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。
师：安培力与洛伦兹力的这种关系打个比方，犹如:一瓶书的重力是每页纸重力的宏观表现，每页纸的重力是这本书重力的微观解释。
我们来总结下左手定则的应用。
安培力垂直与B、I面，则洛伦兹力垂直与B、V面。
师：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。在迎接新的挑战之前，我们先来巩固下左手定则的知识。回答：左手定则
回答：左手定则，磁
场穿过掌心，四指指
向正电荷运动方向
（负电荷运动反方
向），大拇指所指的
方向即为洛伦兹力的
方向。
投影PPT
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。
习题训练；
演示：带电粒子平行于磁场方向
时不受力。
判断：V//B时不受洛
伦兹力。
由安培力可以知道，I
与B平行的时候不受
力。
洛伦兹力大小研究师：同学们接下来要迎接挑战
了，我们继续用研究安培力的方
法来研究洛伦兹力的大小。
师：同学们请看，这是一段垂直
磁场放置的通电导线，假设定向
移动的是正电荷，速度均为V。
请大家判断一下，这些正电荷所
受的洛伦兹力大小有什么关
系？
师：这些电荷所受洛伦兹力的宏
观表现是什么？
师：假设这段导体内有N个电荷，
则段导体所受安培力和每个电
荷所受洛伦兹力之间有什么关
系？
师：这段导线所受安培力是
F
安
=BIL
师：那我们是否能从宏观的安培
回答：大小均相等。
答：是安培力。
F
安
= N F
洛
学生自主研究：寻找
宏观安培力和微观洛
这是本课的难
点，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）。
力，推导微观的洛伦兹力的表达式。已知条件已经打出。
问题情景：设有一段长为L，横截面积为S的直导线，其单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。匀强磁场的磁感应强度为B
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。
师：F
洛
=qvB 强调条件B⊥v
师： F
洛
=0 条件B//v
设置练习：v与B不垂直的时候。训练学生的发散思维。
某带电粒子的电量为q,以速率v射入B的匀强磁场中，若粒子速度方向与磁场方向夹角为θ，试求洛伦兹力大小和方向？
师：F
洛
=qvBsinθ强调条件B 与v 成θ角
PPT 演示V与B的夹角变化。伦兹力的关系。
学生自主推导。
F
安
=BIL
I=Q/t
Q=nsvtq
L=vt
F
安
/N= F
洛
F
洛
=qvB
N=nsvt
师生共同总结
学生在练习的过程中得到洛伦兹力的一般表达式。
回答：仿照安培力的处理方式，把速度进行分解处理。
洛伦兹力的方向垂直纸面向里。
回答：洛伦兹力的方向垂直于B、V面，向里。
学生课堂收获教师总结：
本节课我们学习了一种新的
力——洛伦兹力，一种磁场对运
动电荷产生的力。采用了一种方
法——由宏观安培力到微观洛
伦兹力的分析。实验研究与理论
推导完美结合。
总结本节课所
学，更多应关注
思想、方法的介
绍。
洛伦兹力的实际应用师：同学们，其实洛伦兹力离我
们的生活并不遥远。下面我们来
看看洛伦兹力的应用吧。
教师介绍：电视显像管的工作原
理。
师：水平的磁场可以控制粒子上
下的偏转，竖直方向的磁场可以
控制粒子左右偏转。这就是早先
电视机的基本原理。
解释极光现象
大屏幕示波器
学生会运用洛伦兹力
解释极光现象。
使学生体会理
论与实际的紧
密联系。培养学
生的兴趣。
课外探究设置问题学生课外研究：
1、如果一个带电粒子垂直磁场
方向射入匀强磁场中，不计粒子
重力，这个粒子将做什么运动？
直线运动？曲线运动？匀速圆
周运动？
（质疑洛伦兹力的结果是否真
正成立，下一节课将用实验验
学生课外查资料
拓宽学生
的知识面，为下
一节课留下伏
笔。
板书设计
3.5磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力
洛伦兹力 安培力
磁场 运动电荷 电流 q 、 v I 、 L 微观本质 宏观表现
二、洛伦兹力的方向
方向：左手定则 方向：左手定则
F 洛 ⊥ B 、v 面 F 安⊥ B 、I 面
三、洛伦兹力的大小
F 洛=qvB B ⊥v F 安 = ILB B ⊥I
F 洛=0 B ∥v F 安 =0 B ∥I
F 洛=qvBsin θ B 与v 成 θ F 安 = ILB qvBsin θ B 与I 成 θ
证）
2.洛伦兹力还有哪些应用，请你找到实例，分析说明。