1.1 磁场对通电导线的作用力（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计 备课人 学科 物理 课题 1.1 磁场对通电导线的作用力 教学内容分析 安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力、电流和磁感应强度(磁场)三者方向的空间关系是本节的难点。教学中要关注学生已有的基础知识，把新知识与学生已有的知识结合起来。从物理观念这个角度讲，安培力这个概念属于物质观和相互作用观的内容。前面学习过库仑力，知道库仑力的大小和方向。安培力与库仑力有相似之处，它们都是场力。电场对电荷的作用力是库仑力，磁场对电流的作用力是安培力。教学中要抓住这两个概念相似的地方适时帮助学生建立场的物质观。另外，库仑力与安培力也有不同的地方。库仑力的方向为：正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，负电荷的受力方向与电场强度的方向相反；而安培力的方向不仅与磁感应强度的方向不同，而且与磁场和电流不在同一个平面内，这是本节课的难点。教学中通过实验，让学生直观地认识到安培力的方向与磁感应强度和电流的方向有关，同时在实验中，用三维坐标图呈现它们的关系，通过实验分析得出安培力的方向与磁场和电流所决定的平面垂直。安培力的方向一定与电流和磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度方向垂直时，安培力最大。对此，学生常常混淆，例如，在解决实际问题时误以为安培力、电流、磁感应强度一定是两两垂直的。另外，空间想象力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂三维图，认识简单物体的三视图，需要一定量的训练巩固。通过本节课的学习有助于学生加深对磁场的物质观、磁场对电流的相互作用观的认识。 学情分析 磁场对通电导线的作用力是电磁学中的一个重要概念。对于学生来说，这既是重点也是难点。由于磁场和电流都是无形的物质，因此学生可能很难直观理解它们之间的相互作用。此外，磁场对通电导线的力是一个涉及到方向和大小的问题，需要学生有较高的空间想象力和数学分析能力。在学习过程中，一些学生可能会对“安培力”的方向和大小计算感到困惑，需要更多的练习和指导。 教学目标 1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。 2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。 3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。 教学重难点 1、教学重点：安培力的方向和大小 2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？ 磁场强弱如何描述？ 在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。 安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？ 根据所学知识回答是通电导线在磁场中受到力的作用。 、 回顾磁场强弱的描述方式。 根据预习回答问题 巩固前面所学的知识，为后面学习打下基础。 为后面学习打下基础。 引出学习主题 新课教学 一、安培力的方向 （一）研究安培力的方向与哪些因素有关 请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？ 猜想：磁感应强度方向、电流方向.实验方案： 1.实验方法：控制变量法 2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 （1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。 （2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 .. ... 在学生提出实验的基础上让学生观看实验视频，规范实验操作。 实验结论： 众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。 (2） 左手定则 你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？ 左手定则： 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 （3） 立体图转平面图 研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出” 当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？ 当电流与磁场方向夹角为θ时: F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I 不一定垂直. 现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象