鄱阳一中高二物理高效课堂——探究磁场对运动电荷的作用力

燕子

2023年2月17日，一个晴朗的春日，王花老师带领高二（13）班全体学生探究磁场中奇妙的作用力，感受物理学的魅力。 王老师首先引导学生回顾了上节课的主要内容：磁场对通电导线的作用力的大小和方向。王老师启发道，既然磁场对电流有安培力作用，而电流又是电荷的定向移动形成的，那磁场对运动电荷是否有力？这个力跟安培力是什么关系？ 　　带着这样的疑问，学生通过视频观察阴极射线管中电子束在磁场中的运动。最后发现磁场对运动电荷有作用力，我们把这个力叫作洛伦兹力。紧接着，王老师引导道：那洛伦兹力的方向与哪些因素有关呢？鼓励学生大胆猜想。最后学生提出，洛伦兹力的方向可能与磁场方向有关。通过交换磁极的位置从而改变磁场方向，发现电子束的偏转方向发生改变。猜想得以验证。 　　通过进一步分析学生了解到：洛伦兹力是安培力的微观本质，安培力是洛伦兹力的宏观表现。既然如此，那洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判断。不同的是，四指指向的是正电荷的运动方向，拇指指的是正电荷的受力方向。相同运动方向的负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反。 　　接下来，学生分组进行实验探究：利用U形磁体、电源、导线和金属器皿让器皿中的饱和食盐水自动旋转起来。改变磁体的磁极位置或改变电源的正负极，观察盐水旋转的方向有没有变化，并验证左手定则的正确性。 　　物理学是定量的科学。我们不满足于只了解洛伦兹力的方向，还想知道洛伦兹力的大小的表达式。王老师引导道，既然洛伦兹力是安培力的微观本质，那么同学们可以根据F安=NF洛自己推导出洛伦兹力的表达式。最后学生推导出洛伦兹力大小的一般表达式：F洛=qBvsinΨ，Ψ指的是B与v的夹角。 　　紧接着，王老师介绍了洛伦兹力的三种应用：显像管电视机、区别粒子电性和解释极光现象。对洛伦兹力的探究过程充分体现了物理来源于生活，最终又应用于生活这一道理。 　　最后，王老师提醒到，课本上科学漫步中关于正电子的发现可以让我们了解物理学史，而正电子的发现证明了反物质的存在，对反物质世界的探索现在仍是物理学的前沿之一。学生在阅读和学习的过程中潜因默化地养成不畏艰难、不懈探索的科学精神。