研学课例：“运动电荷在磁场中受到的力”教学设计

【关键词】研学课例；教学设计；高中物理

【中图分类号】G远33.7【文献标志码】A【文章编号】1005-6009（2020）11-0067-03

【作者简介】沈蔡林，江苏省如东高级中学（江苏如东，226400）教师，高级教师。

一、设计思路

“运动电荷在磁场中受到的力”这节内容是在前节“安培力”的基础上，进一步研究洛仑兹力的方向和大小，以及用洛伦兹力的知识去分析一些实际问题。针对重点和难点，本节课的设计采用“微研究”方式，通过设置探究的情境，建立探究的氛围，激发学生的学习兴趣和求知欲望，促使他们自己去获取知识、发展能力，做到自己能发现问题、提出问题、分析问题、解决问题。“微研究”方案设计强调“自主”，突出“引导”，主要表现在：

（1）过程翻转。关于洛伦兹力的方向，传统的做法是先通过实验探究，得出可以用左手定则来判断洛伦兹力的方向，本方案设计将教学过程翻转，直接利用等效电流来判断洛伦兹力的方向，再实验验证，通过反转设计，可以实现新旧知识的无缝链接。

（2）合理猜想。在用实验验证时，根据偏转方向，让学生猜想所加磁场的方向，这样设计目的是“引导”学生反过来使用左手定则，进一步理解和掌握左手定则，通过多边交流，提高学生的课堂参与度。

（3）设计台阶，降低难度。洛伦兹力的大小，推导过程中分成几步，引导学生思考，如先引导学生复习电流的微观表达式，然后在推导过程中再扣住使用的规律———安培力是洛伦兹力的宏观表现，即F洛=F安/N，以降低推导过程的台阶。应用洛伦兹力解决实际问题，很多涉地磁场的问题，画图研究其实并不方便，如对于极光的解释，本节课采用身临其境的方法，假想站在地球上该处，再进行判断，可以有效降低难度。

二、流程设计

1.洛伦兹力的方向。

微研究1：试判断图1中等效电流的受力方向。

复习旧知：通电导线中的电流是怎样形成的呢？它的微观表达式是什么？

引导学生从导线在磁场中所受安培力F安、导线中的电流I和导线中自由电荷数N推导出每个自由电荷所受洛伦兹力。使学生明白两力的关系：安培力是洛伦兹力的宏观表现。

（2）深度探究。若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？

（3）深度体验。如图5所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为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，并指出洛伦兹力的方向。

三、結语

“微研究”活动生成是基于自主学习、小组合作和展示交流等流程，使学生始终处于深度学习状态中，再通过物理概念、思想方法的网络化建构使学生的思维提升，最后通过巩固提升环节使思维走向高阶。在方案实施过程中有以下两点要注意。

1.注重双边互动，关注学生发展。通过一些有效的设计，搭建一个平台，师生双方都有机会充分展示自己的意见和观点。在探究的过程中，总会有一些预料不到的问题浮现，如课堂练习2，电流方向和电子定向移动速度方向纠缠不清等问题，需要教师的及时“引导”，调动学生参与讨论分析，回归“正道”，通过教师与学生思维及观点的交锋———融合———共振，使学生的能力得到锻炼和发展。

2.注重亲身体验和能力培养。这一教学设计让学生经历了“提出问题寅猜想与假设寅设计实验寅实验探究寅分析与论证寅交流与合作寅得出结论”等一系列过程，让学生亲身体会到科学探究的过程。通过理论和实验探究，让学生人人参与，亲身体验探究过程，在探究中突破教学难点，培养学生的学科素养和实践能力。