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潘华君高中物理名师工作室
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课堂砥砺

磁场对通电导线的作用力教学设计

作者:陈益  日期: 2023-02-16  点击:

【教材分析】

1.《物理课程标准》

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。

2.教材内容及体系安排

安培力的方向和大小是本节的重点内容,也是这一章的重点内容之一。安培力、电流、磁感应强度三个量方向的空间关系(左手定则)是本节的难点,比如:安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度;当电流方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。正确应用左手定则也是本章的难点之一。

【学情分析】

授课对象:高二年级的学生。

知识储备:他们在初中的学习中,已经对磁现象有基本认识,能够理清磁场的方向问题。

能力基础:他们已经具备了一定的物理实验能力,分析、归纳实验现象的能力。

思维方式:他们在三维空间的想象和建立上存在障碍,对于复杂的逻辑推理存在困惑。

教学目标与核心素养

物理观念∶通过磁场对电流作用力的实验,体会安培力,生成安培力概念。

科学思维∶通过安培力方向及大小的学习,体会物理模型在探索自然规律中的作用。

科学探究:掌握研究安培力的方向和大小的方法,能在具体问题中判断安培力方向。

科学态度与责任∶通过磁电式电流表的原理分析,体会科学技术对社会发展的促进作用。

教学重难点

教学重点:安培力的大小计算和方向判定。

教学难点:用左手定则判定安培力的方向。

【教法学法】

教法:讲授法、实验法、讨论法

学法:自主探究、小组合作、课堂讨论

【教学准备】

多媒体课件、导线、蹄形磁铁、导体棒、铁架台、电源、电动机模型、导轨、导体棒等。

【教学过程】

教学过程

教学活动

学生活动

设计意图

 

新课引入(2min

展示器材:小型电动机模型、电源、导线。将电动机模型与电源连接成闭合电路。

观察1:不接电源,电动机转动吗?

观察2:接通电源,观察到什么现象?

学生:电动机转动了。

师:你们知道电动机为什么转动?

生:线圈受到了力的作用。力是物体运动状态变化的原因。

师:拿走电动机上得磁铁,再接通电源,观察线圈运动情况。

生:线圈不动。

师:同学们思考是谁对线圈施加了作用力?

生:磁铁。

师:很好!磁铁与线圈没有接触,这个力是通过什么传递的?

生:磁场。

师:非常好!对通电导线在磁场中受力的研究,安培做出了杰出的贡献,为了纪念他,人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。本节课将对安培力做深入的研究。

 

安培力:通电导线在磁场中所受的作用力。

 

 

 

 

 

学生观察实验现象,回答老师的问题。

通过电动机模型,结合生活中应用的电器,激发学生的学习兴趣,探索求知欲。

 

 

 

 

 

 

 

 

新课教学一:

安培力的方向(20min

一、安培力的方向

教师演示实验:

:通过进行安培力演示实验,引导同学们进行猜想影响安培力方向的因素有哪些?

 

 

:通过分析演示实验,得出改变电流方向、磁场方向可以得到的四种情况。把结果记录在表格中。

次数

磁场方向

电流方向

安培力的方向

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

师:将学生4人分为一组,利用安培力演示仪 完成其它三种情况下的实验。

 

师:对于学生得到的四种情况下的结果统一用课件进行展示,对比得出:安培力方向与磁场方向和电流方向都有关系。

师:如何更加精确的判断安培力的方向呢?

安培经过研究总结出了,左手定则。

①伸出左手,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面;

师:怎么样放到磁场中呢?

②使磁感线垂直穿过手掌,四指指向电流方向;

③大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向。

 

 

练一练:练习与应用第一题

教师设置练习

快速抢答

 

 

学生大胆猜想,说出自己的看法。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

亲身体验安培力方向的探究过程,通过实验现象观察到安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系。

 

 

 

 

 

学生利用三维模型构建三维空间,分析三者方向的关系,进而得到左手定则。

 

 

学生伸出左手,跟老师一起做,体会磁场方向、电流方向、安培力方向的关系。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

小组积极展示,抢答,为自己加分为小组加分。

 

 

 

 

通过引导培养学生敢于猜想的勇气。

充分体现了教师为主导学生为主体的原则。

 

 

 

 

 

通过学生自主实验,培养学生动手能力和科学探究能力,突出教学重点。

 

 

通过自制三维模型直观表示。一方面废物利用,节能环保,令一方面能帮助学生更好的理解本节课的知识。

 

 

 

 培养学生们学会用物理知识分析问题,并作简单推理的能力。使课堂更加活泼流畅,不失趣味性。

 

新课教学二:

安培力的大小(15min

 

 

 

 

 

 

新课教学三:

磁电式电流表

5 min

师:复习回顾本章第二节时已经通过实验得出I垂直于B时的安培力计算公式F=BIL

师:利用自制安培力演示仪探究I //B的情况,得出 F= 0 的结果。

师:电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的大小怎样计算?

 

 

 

利用正交分解分析得出,磁场方向与电流方向不垂直时的情况时,F=ILB sinθ的结论。

 

师:1、分析磁电式电流表的原理。分析线圈受到的安培力。

2、电动机线圈受力情况是怎么样的?

 

 

 

 

 

 

小组讨论分析。

 

 

    

教师引导以降低同学们对矢量分解的理解难度。

 

 

 

 

 

 

 

 

首位呼应,体会学以致用的快乐!

课堂小结

3min

构建知识体系

教师示范

 

小组自评

优秀小组展示

全面把握本节知识点及知识点之间的联系。

 

 

 

教学特色

 

1. 突出实验的作用,利用简单的实验器材将安培力可视化;体现了从生活走向物理。

 2.用小组合作的实验方式代替传统的演示实验,发挥学生的主观能动性,调动学生的思维,让学生学得更积极;同时增强学生的团队合作能力。

3.采用利用三维模型构建三维空间,分析三个量方向的关系使抽象的知识具体化,枯燥的知识生动化,乏味的知识兴趣化。

 

 

 

构建知识体系

展示优秀小组构建的知识体系,归纳总结。

全面把握本节知识点及知识点之间的联系。

 

 

 

板书设计

1.1 磁场对通电导线的作用力

一、安培力的方向                  二、安培力的大小

1、影响因素:B的方向I的方向     I ⊥B,F=ILB   

2、左手定则                       I// B,F=0

3、通电直导线之间的相互作用力     F =ILB sinθ

三、磁电式电流表

 

【教学反思】

 教学中以学生熟悉的电动机模型引入,使学生有亲切感,与自己的生活都有练习,感受到物理知识应用的广泛。

学生以前所接触到的力都是在同一平面内的,比如库仑力、万有引力等。初次接触到这种与电流和磁场垂直方向力的问题,不少同学缺乏空间想象力,通过实验探究、结论分析,要让他们学会用左手去判断,并通过习题让学生去体会。通过信息技术的融合,更加清晰形象的展示了通电导线在磁场受力情况,有助于学生分析问题和解决问题。

磁电式电流表中线圈的受力分析教学,对学生进行技术教育,加强了物理与现实生活的联系。同时再次分析电动机中线圈的受力情况,首尾呼应,让学生学以致用