廣東省中山市卓雅外國(guó)語(yǔ)學(xué)校-高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)說(shuō)課-描述磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱

第4頁(yè)描述磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱——磁感應(yīng)強(qiáng)度一、使用教材人教版課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：選修3-1第三章第二節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)器材自制：“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力分析儀〞、條形磁鐵、數(shù)據(jù)傳感器、Dislab軟件、電腦圖1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力分析儀儀器結(jié)構(gòu)1.導(dǎo)線2.力傳感器:測(cè)量通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力大小。3.旋轉(zhuǎn)平臺(tái):使導(dǎo)線與磁場(chǎng)形成0-90度旋轉(zhuǎn)變化反響受力大小的變化規(guī)律。4.左右或者前后滑動(dòng)體:通過(guò)滑動(dòng)體可改變導(dǎo)線與磁場(chǎng)距離0-60mm的變動(dòng)。5.圓型滑動(dòng)變阻器:通過(guò)旋鈕可改變電阻0-220歐6.旋轉(zhuǎn)平臺(tái)座:通過(guò)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)座可方便使整臺(tái)儀器與底座360度任意轉(zhuǎn)動(dòng)。7.電流傳感器:測(cè)量通電導(dǎo)體的電流大小。8.上下升降旋鈕:用來(lái)改變導(dǎo)線上下高度，改變距離范圍50mm。三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和改良要點(diǎn)①引入實(shí)驗(yàn)引人入勝、比照效果明顯的引入實(shí)驗(yàn)會(huì)極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到同一個(gè)磁場(chǎng)中的不同位置，磁性強(qiáng)弱不同的磁體激發(fā)的磁場(chǎng)中的同一位置，磁場(chǎng)強(qiáng)弱都不同，從而引入課題：尋找描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量②演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)：將通電導(dǎo)線放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該分析儀實(shí)現(xiàn)了：導(dǎo)線與磁場(chǎng)間夾角方向可調(diào)節(jié)，電流大小可調(diào)節(jié)及導(dǎo)線接入長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)〔匝數(shù)〕，再利用微力傳感器和電流傳感器準(zhǔn)確測(cè)定并顯示數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確尋找磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的力F與導(dǎo)線中的電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的定量關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路〔一〕磁場(chǎng)方向確實(shí)定：學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在磁場(chǎng)中放入一枚小磁針，移動(dòng)小磁針位置時(shí)，小磁針會(huì)在磁場(chǎng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，小磁針的指向就說(shuō)明了該位置磁場(chǎng)的方向磁場(chǎng)強(qiáng)弱確實(shí)定：磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，一直以來(lái)沒(méi)有理想的定量實(shí)驗(yàn)器材，主要是孤立的電流元是不存在的，而用較短的導(dǎo)線視為電流元來(lái)做實(shí)驗(yàn)，其所受的力太小不易測(cè)出。為此設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)：采用寬度較小的通電線圈代表電流元，通過(guò)異名磁極〔磁體采用釹鐵硼強(qiáng)磁鐵片疊加，其磁場(chǎng)類似條形磁鐵〕平行正對(duì)，疊加的磁場(chǎng)更強(qiáng)且接近均勻，再通過(guò)增加線圈匝數(shù)來(lái)放大電流元所受的作用力。采用穩(wěn)壓電源，線圈在通以穩(wěn)定電流后受到磁場(chǎng)的穩(wěn)定作用力，將力F用微力傳感器測(cè)量出來(lái)。通過(guò)增減線圈的匝數(shù)來(lái)改變L的長(zhǎng)短，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變壓器來(lái)改變電流I的大小。利用朗威DISLab軟件采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單便利，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)效果很好。實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法首先：觀察現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)線圈，改變電流與磁場(chǎng)方向的夾角，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)力的變化，最小值，最大值。然后在I與磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)力最大的情形下，分兩步探究：a.固定線圈在磁場(chǎng)中的位置，保持導(dǎo)線長(zhǎng)度不變，調(diào)節(jié)三組電流，記錄電流值和磁場(chǎng)力，研究F與I的關(guān)系；b.固定線圈在磁場(chǎng)中的位置，保持導(dǎo)線電流不變，改變接入磁場(chǎng)的導(dǎo)線長(zhǎng)度，研究F與L的關(guān)系；c.分析F與I.L的關(guān)系，建立F-IL坐標(biāo)系，描點(diǎn)，繪圖，確定兩者為正比關(guān)系。將線圈相對(duì)遠(yuǎn)離其中一個(gè)磁極，做第二次。將線圈相對(duì)靠近其中一個(gè)磁極，做第三次。根據(jù)F-IL坐標(biāo)系中，三條過(guò)原點(diǎn)的直線，傾斜程度不同，深入探究，建立磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1．知識(shí)與技能⑴知道并理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，知道其方向、大小、定義式和單位⑵知道磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與激發(fā)磁場(chǎng)的磁體和在磁場(chǎng)中的位置有關(guān)，與通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流、和所受的力無(wú)關(guān)。2．過(guò)程與方法⑴體驗(yàn)科學(xué)探究的一般方法〔觀察、猜測(cè)、驗(yàn)證〕，尋找描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度⑵進(jìn)一步體會(huì)通過(guò)比值定義法定義物理量的方法；3．情感態(tài)度與價(jià)值觀⑴通過(guò)演示性探究實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生求知欲，經(jīng)歷探究過(guò)程，體會(huì)物理學(xué)研究的科學(xué)性；⑵通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)之美，體驗(yàn)合作的重要性。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中大量使用傳感器，體會(huì)科技進(jìn)步給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的便利，表達(dá)科學(xué)理論與科學(xué)技術(shù)共同開(kāi)展。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容學(xué)情分析：有電場(chǎng)根底，知道如何描述電場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱。有磁場(chǎng)根底，且容易認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)也有方向和強(qiáng)弱，如何科學(xué)描述卻不知！教材分析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)根本概念，因此成為全章的重點(diǎn)；同時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)磁極和電流的作用力遠(yuǎn)比電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力復(fù)雜，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度也成為本章的難點(diǎn)。本節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有：〔1〕學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究磁場(chǎng)方向；〔2〕師生合作實(shí)驗(yàn)探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力大小與導(dǎo)線中電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度的定量關(guān)系，同時(shí)找出通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力F與IL正比關(guān)系，比值大小反映出磁場(chǎng)強(qiáng)弱，因此定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程教材的本節(jié)內(nèi)容遵循“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)〞的新課程理念。①.用放入磁場(chǎng)的小磁針受到的磁場(chǎng)力來(lái)定義磁場(chǎng)方向：規(guī)定小磁針北極受力方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的方向②.通過(guò)日常生活中的磁現(xiàn)象說(shuō)明磁場(chǎng)有強(qiáng)弱之分、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱表現(xiàn)為對(duì)磁性物質(zhì)和通電導(dǎo)線作用力的強(qiáng)弱。③.類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析磁體或通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力找出表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。④.實(shí)驗(yàn)探究放入磁場(chǎng)的電流元受到的磁場(chǎng)力的決定因素，得到：F∝I,F∝L且F∝IL寫成F=BIL，其中B為比例系數(shù)⑤.在不同的磁場(chǎng)中，或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的不同位置，B值不同。B值就是表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量—磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小：八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)從生活小實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移，用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法作類比來(lái)引導(dǎo)學(xué)生尋找描述磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的物理量。鼓勵(lì)學(xué)生觀察思考，勤于提問(wèn)，培養(yǎng)科學(xué)精神，以學(xué)生為本，通過(guò)交流討論和實(shí)驗(yàn)探究的方式，使學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中玩，玩中思。有效攻破難點(diǎn)，突出重點(diǎn)，很好完本錢堂課預(yù)定的三維教學(xué)目標(biāo)。借助于“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力分析儀〞，很好克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段中對(duì)安培力與導(dǎo)線中電流及導(dǎo)線長(zhǎng)度間