11磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力教學(xué)設(shè)計(jì)-高二下學(xué)期物理人教版選擇性

1【教學(xué)目標(biāo)】物理觀念∶通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)安培力，學(xué)會(huì)運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向?？茖W(xué)思維∶經(jīng)歷安培力方向和大小的研究過(guò)程，在科學(xué)推理、科學(xué)論證的過(guò)程中理解安培力方向的判斷方法和大小計(jì)算公式?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷提出問(wèn)題、形成猜想、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論等探究過(guò)程，學(xué)習(xí)觀察現(xiàn)象、分析論證、歸納總結(jié)的科學(xué)方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過(guò)科學(xué)探究的過(guò)程，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，通過(guò)磁電式電流表的原理分析，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：安培力的方向和大小。教學(xué)難點(diǎn)：安培力的方向及其與電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向之間的空間關(guān)系。【教學(xué)流程圖】 導(dǎo)入新課安培力 探究實(shí)驗(yàn)安培力方向 安培力大小 左手定則應(yīng)用課堂小結(jié)課堂小結(jié)→回扣引入 演示實(shí)驗(yàn)【教學(xué)過(guò)程】（一）引入新課展示自制“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，學(xué)生觀察到線圈能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，激發(fā)學(xué)生的好奇心，從而引入新課。2設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)自制“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”設(shè)置問(wèn)題情境，吸引學(xué)生的注意，引發(fā)學(xué)生對(duì)“轉(zhuǎn)動(dòng)”和“轉(zhuǎn)動(dòng)方向”思考，激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲。（二）新課教學(xué)1.安培力在必修課中，學(xué)生已經(jīng)知道，通電導(dǎo)線垂直放到磁場(chǎng)當(dāng)中要受到力的作用，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)不受安培力。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)直觀感受安培力。器材有：干電池、自制線圈、鐵架臺(tái)、蹄形磁鐵、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干，按下圖組裝起來(lái)，讓學(xué)生觀察接通電路前后線圈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。線圈由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，說(shuō)明受到了力的作用，從而引出安培力的概念。簡(jiǎn)要介紹物理學(xué)家安培，使學(xué)生了解安培在電磁學(xué)領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)，指出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)意圖：利用自制線圈組裝器材，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受安培力的存在，從而引出安培力，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。2.安培力方向（1）探究實(shí)驗(yàn)安培力的方向跟哪些因素有關(guān)呢？學(xué)生猜想：安培力方向可能與電流方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。由于導(dǎo)線的放置方向和磁場(chǎng)方向在空間是任意的，要研究安培力方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系時(shí)很困難的，本著從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從特殊到一般的原則，先研究電流與磁場(chǎng)垂直的情況。結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生結(jié)合控制變量的思想，討論實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案：控制電流的方向不變，互換磁極位置；互換電源正負(fù)極，再次互換磁極位置安培力的方向如何確定？是沿水平方向嗎？3簡(jiǎn)要介紹電子秤的功能，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析。若線圈受力沿著水平方向，線圈對(duì)磁鐵的反作用力也沿著水平方向，電子秤的示數(shù)將不發(fā)生變化；若線圈受力不沿著水平方向，那么根據(jù)牛頓第三定律，線圈對(duì)磁鐵的反作用力也不沿水平方向，電子秤的示數(shù)就要發(fā)生變化。FF實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電子秤的示數(shù)幾乎不變，安培力方向沿著水平方向。記錄實(shí)驗(yàn)信息？表示電流方向垂直紙面向外8表示電流方向垂直紙面向里將立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。展示記錄結(jié)果。當(dāng)電流的方向或磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也發(fā)生了變化，三者方向之間有怎樣的關(guān)系呢？你能發(fā)現(xiàn)三者方向間的內(nèi)在規(guī)律嗎？用木棒制作模具，嘗試尋找三者方向間的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)現(xiàn)四種情況下，安培力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向間的關(guān)系時(shí)確定的，就像立方體過(guò)同一頂點(diǎn)的三條邊。利用這個(gè)模具，就可以判斷安培力的方向。但這個(gè)模具使用不方便，你能不能找到一種簡(jiǎn)單的方法，可以方便的表示三者方向間的內(nèi)在規(guī)律嗎？左手定則：伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否滿足左手定則？大家可以試一下。若電流的方向與磁場(chǎng)的方向不垂直，還能用左手定則判斷安培力的方向嗎？演示：電流與磁場(chǎng)不垂直時(shí)，電子秤示數(shù)為0，安培力方向仍然水平向右，此時(shí)，磁感線斜穿過(guò)手心，左手定則仍然適用。設(shè)計(jì)意圖：教師本著從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從特殊到一般的原則，引導(dǎo)學(xué)生選擇電流與磁場(chǎng)垂直的情況進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。確定安培力的方向是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的一個(gè)難題，通過(guò)電子秤的使用，學(xué)生觀察電子秤的示數(shù)變化，很好的解決了這個(gè)難題，在引導(dǎo)學(xué)生解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，教師不斷提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力，以及基于證據(jù)得出結(jié)論的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出左手定則是本節(jié)課的又一難點(diǎn)，教師要沿著由表及里的思路，借助模具不斷引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生尋找能夠描述安培力方向與電流方向和磁場(chǎng)方向關(guān)系的比較簡(jiǎn)單的方法，最后引出左手定則。（2）左手定則應(yīng)用判斷線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向演示通電平行直導(dǎo)線間的相互作用力，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象設(shè)計(jì)意圖：一方面回扣引入，對(duì)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”的轉(zhuǎn)動(dòng)方向做出解釋，消除學(xué)生心中的疑惑；另一方面通過(guò)演示通電平行直導(dǎo)線間的相互作用力，學(xué)生觀察現(xiàn)象，學(xué)生用安培定則和左手定則對(duì)現(xiàn)象做出合理的解釋。通過(guò)兩個(gè)例子的分析，培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3.安培力大小通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直：F=IlB通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行：F=0電流方向與磁場(chǎng)方向夾角為θ時(shí)，安培力的大小如何計(jì)算？磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，可以將B正交分解。沿電流B//=Bcosθ,垂直電流方向B⊥=Bsinθ,安培力由B⊥產(chǎn)生，所以大小就是F=IlBsinθ（F依然垂直與BI組成的平面）其中θ=0時(shí)，也就是二者平行，sinθ=0，即F=0。其中θ=90度時(shí)，也就是二者垂直，sinθ=1，即F=IlB。正是兩種特殊情況。用左手定則判斷安培力方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度斜穿過(guò)手心，此時(shí)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量垂直穿過(guò)手心。演示實(shí)驗(yàn)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算安培力的大小，并與電子秤的測(cè)量值比較。設(shè)計(jì)意圖：本著由已知探究未知的原則，運(yùn)用矢量分解的知識(shí)，得出安培力的計(jì)算公式，同時(shí)體現(xiàn)“從特殊到一般”的科學(xué)方法。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用安培力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)驗(yàn)的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，體會(huì)安培力的大小。4.磁電式電流表（1）磁電式電流表的構(gòu)造56電流表中磁場(chǎng)分布有怎樣的特點(diǎn)呢？磁鐵與鐵芯之間磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的。（2）磁電式電流表的工作原理線圈為什么不能一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去？為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說(shuō)明被測(cè)電流的強(qiáng)弱？如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向來(lái)確定電路上電流的方向？課后作業(yè)：查閱資料，分析為什么磁電式電流表表盤(pán)的刻度是均勻的？實(shí)驗(yàn)室常用的電流表，它的表頭就是磁電式電流表。學(xué)習(xí)知識(shí)要理論聯(lián)系實(shí)際，為了讓大家更好的理解磁電式電流表的結(jié)構(gòu)和工作