研學課例：“運動電荷在磁場中受到的力”教學設計

【關鍵詞】研學課例；教學設計；高中物理

【中圖分類號】G遠33.7【文獻標志碼】A【文章編號】1005-6009（2020）11-0067-03

【作者簡介】沈蔡林，江蘇省如東高級中學（江蘇如東，226400）教師，高級教師。

一、設計思路

“運動電荷在磁場中受到的力”這節內容是在前節“安培力”的基礎上，進一步研究洛侖茲力的方向和大小，以及用洛倫茲力的知識去分析一些實際問題。針對重點和難點，本節課的設計采用“微研究”方式，通過設置探究的情境，建立探究的氛圍，激發學生的學習興趣和求知欲望，促使他們自己去獲取知識、發展能力，做到自己能發現問題、提出問題、分析問題、解決問題?！拔⒀芯俊狈桨冈O計強調“自主”，突出“引導”，主要表現在：

（1）過程翻轉。關于洛倫茲力的方向，傳統的做法是先通過實驗探究，得出可以用左手定則來判斷洛倫茲力的方向，本方案設計將教學過程翻轉，直接利用等效電流來判斷洛倫茲力的方向，再實驗驗證，通過反轉設計，可以實現新舊知識的無縫鏈接。

（2）合理猜想。在用實驗驗證時，根據偏轉方向，讓學生猜想所加磁場的方向，這樣設計目的是“引導”學生反過來使用左手定則，進一步理解和掌握左手定則，通過多邊交流，提高學生的課堂參與度。

（3）設計臺階，降低難度。洛倫茲力的大小，推導過程中分成幾步，引導學生思考，如先引導學生復習電流的微觀表達式，然后在推導過程中再扣住使用的規律———安培力是洛倫茲力的宏觀表現，即F洛=F安/N，以降低推導過程的臺階。應用洛倫茲力解決實際問題，很多涉地磁場的問題，畫圖研究其實并不方便，如對于極光的解釋，本節課采用身臨其境的方法，假想站在地球上該處，再進行判斷，可以有效降低難度。

二、流程設計

1.洛倫茲力的方向。

微研究1：試判斷圖1中等效電流的受力方向。

復習舊知：通電導線中的電流是怎樣形成的呢？它的微觀表達式是什么？

引導學生從導線在磁場中所受安培力F安、導線中的電流I和導線中自由電荷數N推導出每個自由電荷所受洛倫茲力。使學生明白兩力的關系：安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

（2）深度探究。若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？

（3）深度體驗。如圖5所示，各圖中的勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向。

三、結語

“微研究”活動生成是基于自主學習、小組合作和展示交流等流程，使學生始終處于深度學習狀態中，再通過物理概念、思想方法的網絡化建構使學生的思維提升，最后通過鞏固提升環節使思維走向高階。在方案實施過程中有以下兩點要注意。

1.注重雙邊互動，關注學生發展。通過一些有效的設計，搭建一個平臺，師生雙方都有機會充分展示自己的意見和觀點。在探究的過程中，總會有一些預料不到的問題浮現，如課堂練習2，電流方向和電子定向移動速度方向糾纏不清等問題，需要教師的及時“引導”，調動學生參與討論分析，回歸“正道”，通過教師與學生思維及觀點的交鋒———融合———共振，使學生的能力得到鍛煉和發展。

2.注重親身體驗和能力培養。這一教學設計讓學生經歷了“提出問題寅猜想與假設寅設計實驗寅實驗探究寅分析與論證寅交流與合作寅得出結論”等一系列過程，讓學生親身體會到科學探究的過程。通過理論和實驗探究，讓學生人人參與，親身體驗探究過程，在探究中突破教學難點，培養學生的學科素養和實踐能力。