1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导线的作用力 1、 教学内容分析 《磁场对通电导线的作用力》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修2“电磁感应及其应用”主题下的内容。课程标准要求为：通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小了解安培力在生产生活中的应用。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生认识和了解安培力，了解安培力的大小和方向的相关因素。教师要设计探究性实验，让学生逐步认识安培力的大小和方向。 判断安培力的方向对学生来说并不难，学生在初中物理(科学)已经学习过相关内容，而且学生对这个问题的知识基础还是比较扎实的。计算安培力的大小只要求电流元与磁场垂直的情况，对于不垂直的情况可以用磁感应强度的等效值或等效电流元的方法来解释或解决，这一点不作统一要求。 关于“了解安培力在生产生活中的应用”，可以用重点解剖典型案例和一般性了解各种应用相结合的教学方法进行，可以让学生对电流天平、磁电式仪表的原理进行重点学习与分析，并让他们与同伴交流自己的理解。 '利用电流天平等简易装置测量安培力”和“了解磁电式电表的结构和工作原理”两个案例是重要的典型应用。教师可使用电流天平测量安培力，使学生了解电流天平的基本原理;磁电式仪表的结构以及结构与原理之间的关系，需要用安培力解释并进行综合分析，教学中要用好这个案例。 电磁继电器是电流的磁效应的重要应用，它也是重要的电工元件。教师可安排一个设计性作业让学生来完成，培养学生的动手实践能力，同时使学生对继电器的原理有深度的理解。 2、 教学目标 1.学生通过实验认识安培力的方向及大小，会用左手定则熟练地判断安培力的方向。 2.学生经历实验探究安培力、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。 3.学生掌握安培力计算公式，会计算通电导线在磁场中受到的安培力。 4.学生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。 3、 教学重难点 教学重点：安培力的方向和大小 教学难点：安培力的方向，安培力，磁感应强度和电流三个方向的空间关系 教学方法：讲授法、实验探究法、启发式教学、讨论法 教学用具：安培力演示器、学生分组电学实验器材、多媒体课件 4、 教学流程图 5、 教学过程 (1) 课堂引入 活动一：播放视频，引入新课 视频播放：播放“电磁炮”视频。 问题：请同学们思考一下，金属棒为什么会运动？ 设计意图:把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。以物理学家安培的名字来命名这个力是为了纪念安培在电磁学方面的杰出贡献。 (二)课堂教学 活动二:借助旧知，引出新知——安培力的大小 问题 2-1:学习即研究,要研究一个力,需要明确哪些方面? 过渡衔接：今天我们就来研究安培力的大小和方向。 情境建立： 图1 图2 图3 问题2-2:图1中导线受到的磁场力为多少? 图2 中导线受到的安培力又为多少? 问题2-3:图1、图3都是我们前面课堂实验研究得到的特殊情况.请看图3如果是这种情况,导线受到的安培力如何求得呢? 设计意图:在前三节的基础上,学生已经了解了通电导线与磁场垂直和平行两种情况下,安培力大小的特点,很自然会想到当成任意角度时采用分解的方法来处理,进而用特殊到一般的方法解决了安培力大小的求解。 活动三:知识迁移--分组实验探究安培力的方向 问题 3-1:按照这一思想方法,我们也可以从什么情况开始研究安培力的方间? 猜想:影响安培力的方向的因素。 问题 3-2:在物理学中,用什么方法研究多个物理量之间的定量关系? 过渡衔接:如图4所示,请看我们刚刚演示实验的立体图,磁场是向下的、电流是向外的。为了便于记录,我们常画出它的正视平面。 问题 3-3:磁场方向、电流方向我们都会记录,那我们根据什么来判断安培力的方向呢? 问题 3-4:我们可以交换电源正负极来改变电流方向,也能交换N、S极来改变磁场方向。那么电流方向与场方向的组合一共有几种? 注意:由于电流较大,为保护电路,开关只能采取试触的办法。 学生分组实验:投影一位同学的实验观测。 问题 3-5:同学们根据这组观测结果思考一下,安培力方向与电流方向有何关系?与磁场方向又有何关系? 探究序号 1 2 3 4 观察记录 实验结论 1 磁场方向不变，电流反向，安培力反向 2 电流方向不变，磁场反向，安培力反向 设计意图：用模型记录磁场、电流、安培力三者的关系，如表所示。 设置疑问：观察四个模型，它们方向关系似乎各不相同？用模型记录方向是否方便？ 设计意图：感受记录不方便，找到简便的判断方法——左手定则 设置疑问：实验中是否有值得怀疑的地方？把金属棒的运动方向作为受到的安培力方向，这种判断正确吗？ 演示实验：支架、磁铁、锡箔等 设计意图：锡箔纸向下弯曲，并没有向前或向后，说明安培力是向下的，是垂直于磁场的！前面的判断正确。 问题3-6：如果B与L不垂直，安培力方向如何判断？左手定则还能用吗？同学们思考一下。 演示实验：支架、磁铁、锡箔纸等。 设计意图：B和L可以不垂直，但安培力的方向总垂直于B、L组成的平面。 6、 板书设计 知识： 方法： 1. 安培力的大小 特殊到一般的方法 F=ILBsinθ， θ为B与L的夹角 科学猜想 2. 安培力的方向 实验探究的方法(控制变量法) 1 F⊥(B、L) 2 左手定则 7、 作业布置 演示平行电流间相互作用力实验，学生课后用已有知识理论分析 8、 教学反思 本节是在前面已学知识基础上一个大的深化,主要是讨论通电导线在场中所受安培力的大小和方向。本节承接了前面的基本内容,是对电流元这一概念的巩固和深化,同时为后面运动电荷在场中的运动问题打下思维基础。 本节设计时突出新课程中重过程、重方法、重体验的理念,以一段电磁炮视频并结合最新国际军事简况引人,极大地吸引了学生的注意力,并渗透了情感、态度、价值观的教育。教学过程中始终以情景问题为依托,引导学生去思考、总结、归纳,凸现了学生的分析能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的养成过程,注重了信息技术与物理学科教学的结合。 教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动,如学生分组探究安培力方向实验和学生分组支架模型实验,加深课堂教学的实效,体现了以学生为主体的教学理念。但课堂实施过程中仍有几点不足: 1.知识层次方面 本节内容含量稍多,需把握演示实验和学生分组探究实验的时间,完成本节至少要用一课时,要求全体学生参与思考讨论,学习体会安培力方向的判断方法。左手定则是比较抽象的内容,学生不易理解,设计时宜采用演示实验和学生分组探究实验相结合的方法,然后借助三通立体模型,帮助学生理解空间模型。 2.学生方面 个人认为学生对实验的能力欠缺,加强引导是关键。设计应把重点放在学生物理思维的培养上。为了提升学生分析思考物理问题的能力,设计中可以采用演示实验和大屏幕相配合,把每步演示实验的结果及时记录下来,便于实验后进行思考讨论,得出实验结论。 3. 教师方面 注意语言的组织和提问的技巧,加强教师对知识的引导作用。并做好示范作用,了解学生的知识层次,尽量照顾全体。在了解学生认知水平的基础上应多做课前的预设,只有在课前多思多想,考虑全面了,课堂上才能对各种无法预期的状况做出相应的最优处理。 4.教学组织方面 课堂教学中预设的多,缺乏生成性,没有很好地处理预设和生成的关系，仅仅按照预先的设计“走教案”不敢放手让学生大胆探究。即使课堂中出现了学生“创造性的火花”教师也捕捉不到。课堂教学中很难看到能引起学深人思考的问题,学生的思维得不到有效的训练和提高。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$