探究洛伦兹力的教学设计
江阴市山观高级中学 周延海
★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；
（2）过程与方法：
1、通过对安培力产生原因的猜测，培养学生的联想和猜测能力；
2、通过演示实验，培养学生的观察能力。
3、通过类比的方法培养学生通过旧知识获得新知识的能力
4、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；
（3）情感态度与价值观：
培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理，通过实验验证，使学生认识到洛伦兹力的存在。
★教学重点
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
★教学难点
洛伦兹力大小推导过程
★教学方法
实验观察法、讲述法、分析推理法
★教学用具：
电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片
★教学过程
（一）引入新课
教师：（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：
（1）如图，判定安培力的方向
学生上黑板做，解答如下：
（2）电流是如何形成的？
学生：电荷的定向移动形成电流。
教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？
学生：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1
教师：说明电子射线管的原理：
从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
学生：观察实验现象。
实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。
（二）进行新课
洛伦兹力的方向和大小
教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。
我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
如果运动的是负电荷，则四指指向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。
［投影片出示练习题］
（1）试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
学生解答：
甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；
乙中负电荷所受的洛伦兹力方向向上；
丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内；
丁中负电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸外
教师：下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。
学生：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直。
教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
教师：这段导体所受的安培力为多大？
学生：F安=BIL
教师：电流强度I的微观表达式是什么？
学生：I的微观表达式为I=nqSv
教师：这段导体中含有多少自由电荷数？
学生：这段导体中含有的电荷数为nLS。
教师：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生：安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以
教师：当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生：
（三）课堂小结：
本节主要介绍了洛伦兹力的概念以及洛伦兹力方向和洛伦兹力大小的推导公式
（四）课堂检测:
【例题1】判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向 ：
【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
【例题3】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动．求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性．
解：由于物体所受重力的方向竖直向下，所以洛伦兹力的方向一定竖直向上，这样才能使物体做匀速直线运动。物体带正电。
(五)板书设计：
一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
★：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。
二、洛仑兹力的方向：
左手定则-------伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，磁感线垂直穿过手心，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．
★ 若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向
三：洛仑兹力的大小
1、 f=qvB （B与V垂直）,
2、 f=0 （B与V平行）
3、 f=qvBsinθ （θ为v与B的夹角)
(六)教学反思：
本节课内容有点多，所以在处理洛伦兹力大小时，时间有点紧。学生在展示时时间不够，且应该让多让几个学生上来推导，然后再进行评议。下次再讲时内容安排少一点。