磁場磁感線磁感應(yīng)強(qiáng)度復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計-高二上學(xué)期物理人教版

《磁場磁感線磁感應(yīng)強(qiáng)度》復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計一、教材分析本部分教材重視磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建構(gòu)過程。初中已經(jīng)講過磁現(xiàn)象，如磁體、磁極、磁極間的相互作用，本單元沒有重復(fù)這些內(nèi)容。因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)講了電場、電路，所以本單元從電和磁的聯(lián)系入手。通過對比電和磁的相似性，讓學(xué)生把電和磁聯(lián)系起來。在展現(xiàn)科學(xué)家對電磁學(xué)方向的探索過程時，既有物理思想的導(dǎo)引，又指出過程的曲折。當(dāng)時人們見到的力都沿著物體連線的方向。受這個觀念的局限，奧斯特在尋找電和磁的聯(lián)系時，總是把磁針放在通電導(dǎo)線的延長線上，結(jié)果實(shí)驗(yàn)均以失敗告終。教材通過通電導(dǎo)線對磁體的作用力、磁體對通電導(dǎo)線的作用力、通電導(dǎo)線之間的作用力，引出問題“這些相互作用是怎樣發(fā)生的”,類比電荷的相互作用是通過電場發(fā)生的，給出這些相互作用是通過磁場發(fā)生的這一結(jié)論小磁針在磁場中受力，用鐵屑替代小磁針，通過演示實(shí)驗(yàn)顯示常見磁場的分布。觀察條形磁體和通電直導(dǎo)線周圍細(xì)鐵屑的分布情況，了解抽象的磁感線。在研究電場時，通過分析檢驗(yàn)電荷在電場中的受力情況引入電場強(qiáng)度這個物理量，用它來描述電場的強(qiáng)弱和方向?？梢杂妙愃频姆椒?，找出表示磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。為研究空間某點(diǎn)的磁場，可以考慮在該處放一段很短的通電導(dǎo)線，分析它受到的力。通過探究影響通電導(dǎo)線受力的因素，給出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。教材重視電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷史。物理學(xué)研究自然界各種最基本的運(yùn)動形態(tài)，從某種意義上說，物理學(xué)的歷史就是尋找不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系、追求統(tǒng)一解釋的歷史。牛頓創(chuàng)建牛頓力學(xué)理論(牛頓運(yùn)動定律、萬有引力定律)解釋了天體的運(yùn)動和地面上物體的運(yùn)動。長期以來，電和磁一直被人們認(rèn)為是沒有聯(lián)系的兩個自然現(xiàn)象。奧斯特、法拉第等科學(xué)家在“自然力統(tǒng)一”思想的影響下，發(fā)現(xiàn)了“電生磁”和“磁生電”,打開了電與磁聯(lián)系的大門。經(jīng)過麥克斯韋的進(jìn)一步研究，建立了電磁理論，統(tǒng)一解釋了各種電磁現(xiàn)象。二、學(xué)情分析學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過磁現(xiàn)象和磁場的相關(guān)知識，對磁相互作用有了初步認(rèn)識。在以往學(xué)習(xí)中經(jīng)歷過質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、電場線等物理模型的建構(gòu)過程，他們已經(jīng)具備選用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ徒鉀Q問題的經(jīng)驗(yàn)，能將簡單的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理模型、并用來分析常見的物理問題，獲得解釋和結(jié)論。但是很多磁現(xiàn)象是比較抽象的，大部分學(xué)生知道電與磁之間是有聯(lián)系的，但是不能用一種普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)來看待電與磁的關(guān)系。“場”是一個十分抽象的概念，理解“場是一種物質(zhì)”是從了解建構(gòu)物理模型的抽象思維過程，到上升“描述事物本質(zhì)屬性”的高度，因而存在一定困難。三、核心素養(yǎng)目標(biāo)（一）物理觀念1.了解磁現(xiàn)象，知道磁場的基本特性，形成磁場的物質(zhì)觀。2.知道磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間均能通過磁場發(fā)生相互作用，形成較為全面的相互作用觀。3.知道磁感線和幾種常見磁場磁感線的空間分布。4.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、勻強(qiáng)磁場的特點(diǎn)。（二）科學(xué)思維1.從歷史上尋找電磁的聯(lián)系及從磁場的研究過程中獲得智慧啟迪，養(yǎng)成證據(jù)意識，提升創(chuàng)新、質(zhì)疑能力。2.通過電場和磁場的類比學(xué)習(xí)，感受科學(xué)推理的思維過程。3.通過體會用磁感線形象地描述磁場的過程，感受物理模型建構(gòu)的作用和意義。4.在建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的過程中經(jīng)歷類比靜電場、尋找探測物電流元、通過比值法定量描述磁場強(qiáng)弱的過程，體會學(xué)習(xí)類比法、理想化模型、微元法、比值定義法等科學(xué)研究方法（三）科學(xué)探究在明確了探究影響通電導(dǎo)線受力的因素這一實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)基本思路后，能夠提出較具體的實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)，記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并選擇合適的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，基于數(shù)據(jù)處理的結(jié)果得出結(jié)論并作出解釋，積極與同學(xué)進(jìn)行交流并評估與反思。（四）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.通過重新體驗(yàn)“奧斯特電流磁效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，體會探索自然奧秘的艱難與克服困難帶來的成就感，發(fā)揚(yáng)不怕困難、迎難而上的科學(xué)精神。2.通過相關(guān)物理學(xué)史內(nèi)容了解科學(xué)、技術(shù)對社會發(fā)展的影響，激發(fā)社會責(zé)任感。3.在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中對磁場的科學(xué)實(shí)質(zhì)及類比法等科學(xué)研究方法有更深入的認(rèn)識。4.通過閱讀材料或其他方式了解中國古代在磁的研究及相關(guān)技術(shù)使用方面的情況，理解科學(xué)技術(shù)、社會與環(huán)境(STSE)的關(guān)系，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心和求知欲。四、評價任務(wù)（一）知識掌握度評價目標(biāo)：評估學(xué)生對磁場基本概念、性質(zhì)、原理及應(yīng)用的掌握情況。評價方式：課堂小測驗(yàn)：通過選擇題、填空題等形式，即時檢測學(xué)生對本節(jié)課關(guān)鍵知識點(diǎn)的理解程度。課后作業(yè)：布置與磁場相關(guān)的練習(xí)題或案例分析，要求學(xué)生獨(dú)立完成，以鞏固課堂所學(xué)并檢驗(yàn)理解深度。期末/章節(jié)測試：在更大范圍內(nèi)測試學(xué)生對磁場知識的整體掌握情況，包括但不限于基本概念、公式應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)原理等。（二）實(shí)驗(yàn)操作能力評價目標(biāo)：評估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)用磁場知識的能力，以及觀察、記錄和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。評價方式：實(shí)驗(yàn)報告：要求學(xué)生撰寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟、數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果分析及結(jié)論。教師根據(jù)報告的完整性、準(zhǔn)確性及邏輯性進(jìn)行評價。實(shí)驗(yàn)演示：選取部分學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，觀察其在實(shí)驗(yàn)操作中的熟練程度、安全意識及問題解決能力。同伴評價：在實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)實(shí)施同伴評價，鼓勵學(xué)生相互觀察、學(xué)習(xí)并指出優(yōu)點(diǎn)與不足。（三）問題解決能力評價目標(biāo)：評估學(xué)生運(yùn)用磁場知識解決實(shí)際問題的能力，以及邏輯思維和創(chuàng)新能力。評價方式：案例分析：提供與磁場相關(guān)的實(shí)際案例或問題，要求學(xué)生進(jìn)行分析并給出解決方案。教師根據(jù)學(xué)生分析問題的角度、深度及解決方案的合理性進(jìn)行評價。小組討論：組織小組討論活動，圍繞磁場相關(guān)主題展開深入交流。教師觀察學(xué)生在討論中的參與度、表達(dá)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。創(chuàng)意項(xiàng)目：鼓勵學(xué)生結(jié)合磁場知識設(shè)計創(chuàng)意項(xiàng)目，如制作簡易的磁性玩具、展示磁場應(yīng)用的模型等。教師根據(jù)項(xiàng)目的新穎性、實(shí)用性及學(xué)生的展示表現(xiàn)進(jìn)行評價。（四）學(xué)習(xí)態(tài)度與習(xí)慣評價目標(biāo)：評估學(xué)生對磁場課程的學(xué)習(xí)態(tài)度、興趣及學(xué)習(xí)習(xí)慣。評價方式：課堂參與度：觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，包括提問、回答、討論等環(huán)節(jié)的參與度。作業(yè)完成情況：檢查學(xué)生作業(yè)的提交情況、完成質(zhì)量及是否按時提交。自我反思：要求學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)反思日志，總結(jié)自己在磁場課程學(xué)習(xí)中的收獲、困惑及改進(jìn)計劃。教師通過閱讀反思日志了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和自我認(rèn)知情況。（五）綜合評價目標(biāo)：綜合以上各項(xiàng)評價結(jié)果，形成對學(xué)生學(xué)習(xí)成效的全面評價。評價方式：等級評定：根據(jù)各項(xiàng)評價活動的得分情況，為學(xué)生評定等級（如優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）。反饋與建議：向?qū)W生提供個性化的反饋意見，指出其在學(xué)習(xí)中的優(yōu)點(diǎn)與不足，并提出具體的改進(jìn)建議。同時，鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我反思和總結(jié)，明確未來的學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)。五、學(xué)習(xí)活動（一）情境引入晉朝時，有一位足智多謀的名將，叫馬隆。一次馬隆率領(lǐng)3000多兵士，和1萬多羌兵發(fā)生了大規(guī)模的戰(zhàn)斗，由于敵眾我寡，硬拼肯定是不行的，他便把軍隊(duì)布置在一個險要道口上。在了解當(dāng)?shù)氐乩砬闆r時，他偵察到附近有一座磁性很強(qiáng)的磁鐵礦，于是心生一計。馬隆命令士兵到山里挖來許多磁石，并全部壘在險要道口的兩邊。在雙方打了四五個回合后，由于晉軍寡不敵眾，紛紛向堆滿磁石的險要道口逃去。羌軍認(rèn)為機(jī)不可失，便緊緊追趕，但到了那狹窄的山道口，穿著鐵鎧甲的羌兵一個個像著了魔，身不由己，被磁鐵吸住了，怎么也掙脫不開。此時晉軍撥馬而回，直殺得羌兵尸橫遍地，血流成河。這一仗，馬隆巧用磁鐵礦石，吸住敵軍兵器，使敵方以為晉等使用了妖術(shù)，得以以弱勝強(qiáng)，說明在軍事斗爭中要善于利用環(huán)境條件為我所用，出奇制勝。1820年4月，在一次講課中，奧斯特偶然的把一根導(dǎo)線放在一個指南針的上方，通電時，磁針轉(zhuǎn)動了。奧斯特：同學(xué)們！同學(xué)們！磁針轉(zhuǎn)動了！說明通電導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生了磁場！我找到…找到了電和磁的聯(lián)系！奧斯特是第一個發(fā)現(xiàn)了電和磁有聯(lián)系的人。它的這個發(fā)現(xiàn)震動了整個科學(xué)界，推動了電磁學(xué)的研究。奧斯特實(shí)驗(yàn)之后，安培等人又做了很多實(shí)驗(yàn)研究。他們發(fā)現(xiàn)，不僅通電導(dǎo)線對磁體有作用力，磁體對通電導(dǎo)線也有作用力。磁體與磁體、通電導(dǎo)線對磁體、磁體對通電導(dǎo)體、任意兩條通電導(dǎo)線之間都有力的作用，這些作用力的產(chǎn)生都不需要直接接觸。那么，這些相互作用是怎樣發(fā)生的？（二）磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度——對磁場的定量描述正像電荷間相互作用通過電場發(fā)生，磁體和磁體之間，磁體和通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體和通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。1.磁場：磁體或電流周圍周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。2.基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流會產(chǎn)生力的作用。3.磁場的方向：小磁針靜止時N極的指向。巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，通過電磁力的作用列車也可以懸浮起來，而小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘——磁場有強(qiáng)弱之分。那么，我們怎樣定量地描述磁場的強(qiáng)弱呢？首先，類比電場強(qiáng)度方向，對磁場方向進(jìn)行規(guī)定：小磁針靜止時N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場的方向。類比電場強(qiáng)度的大小借助試探電荷來測量，提出問題：能否用測量N極受力的大小來確定磁場的強(qiáng)弱？學(xué)生回答：不能。因?yàn)镹極不能單獨(dú)存在。小磁針靜止時所受的合力為零，因而不能用測量N極受力的大小來確定磁場的強(qiáng)弱。繼而引導(dǎo)學(xué)生思考：磁場除對磁體有作用力外，還對誰有作用力？學(xué)生回答：通電導(dǎo)體。教師：能否用很小一段通電導(dǎo)體來檢驗(yàn)磁場的強(qiáng)弱？并引入電流元的概念：電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度L的乘積IL。引導(dǎo)學(xué)生思考：通電導(dǎo)線所受到的磁場力與什么有關(guān)呢？學(xué)生回答：磁場、放置位置、電流大小、磁場中導(dǎo)線長度。教師演示實(shí)驗(yàn)：1.保持導(dǎo)體長度L不變，改變電流的大小現(xiàn)象：電流I增大，導(dǎo)線擺動的角度增大；電流I減小，導(dǎo)線擺動的角度減小。2.保持電流I不變，改變導(dǎo)線的長度現(xiàn)象：通電導(dǎo)線L變長，導(dǎo)線擺動的角度增大；通電導(dǎo)線L變短，導(dǎo)線擺動的角度減小。精確的實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比。F=BIL。式中B與導(dǎo)線的長度和電流的大小都沒有關(guān)系。但是，在不同情況下，B的值是不同的:即使是同樣的I、l,在不同的磁場中，或在非均勻磁場的不同位置，一般說來，導(dǎo)線受的力也是不一樣的?？磥?，B正是我們要尋找的能表征磁場強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)(magneticinduction)。為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是

(

)【答案】B【解析】地磁場是從地球的南極附近出來，進(jìn)入地球的北極附近，除兩極外地表上空的磁場都具有向北的磁場分量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場方向向北，可知，B正確．A圖地表上空磁場方向向南，A錯誤．C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場方向是東西方向，C、D錯誤．（三）磁感線正像在電場中我們用電場線形象地描述電場一樣，在磁場中，我們用磁感線來描述磁場。在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。分別展示平面磁感線演示版、立體磁感線演示板和學(xué)生制作的立體磁感線模型，由平面到立體的幫助學(xué)生建立磁感線模型。磁感線特點(diǎn)：1.磁感線是假想的曲線；2.磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，磁體外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極；3.磁感線不相交、不相切；4.磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱；5.磁感線上每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場的方向。勻強(qiáng)磁場：1.定義：強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場2.特點(diǎn)：磁感線是一組間隔相同的平行直線3.常見的勻強(qiáng)磁場:例題：如圖甲所示，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，1和2為垂直磁場方向放置的兩個圓環(huán)，分別用Φ1和Φ2表示穿過兩環(huán)的磁通量；如圖乙所示，兩同心圓環(huán)A和B處在同一平面內(nèi)，B的半徑小于A的半徑。一條形磁鐵的軸線與圓環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量大小為ΦA(chǔ)與ΦB，則有（）A．Φ1>Φ2

ΦA(chǔ)>ΦB

B．Φ1=Φ2

ΦA(chǔ)<ΦBC．Φ1<Φ2

ΦA(chǔ)=ΦB

D．無法比較【答案】B【解析】對于圖甲，只有圓環(huán)1內(nèi)有磁場，由環(huán)1與環(huán)2構(gòu)成的環(huán)內(nèi)沒有磁場，所以環(huán)1和環(huán)2的磁通量是相等的，即Φ1=Φ2；對于圖乙，根據(jù)磁感線的分布情況可知，磁鐵內(nèi)部穿過環(huán)面的磁感線方向向上，外部磁感線方向向下。由于磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部的磁感線條數(shù)等于磁鐵外部磁感線的總條數(shù)，而磁鐵外部磁感線分布在無限大的空間，所以穿過環(huán)面的磁鐵外部向下的磁感線將磁鐵內(nèi)部向上的磁感線抵消一部分，B的面積小，抵消較小，則磁通量較大，所以ΦB>ΦA(chǔ)；故選B（四）課堂小結(jié)六、作業(yè)設(shè)計1.結(jié)合地理知識，查閱相關(guān)資料，了解地磁場的特點(diǎn)。2.探究通電導(dǎo)體間的相互作用。3.了解磁的應(yīng)用和意義。從生產(chǎn)生活中的各種應(yīng)用，讓學(xué)生明白當(dāng)前信息化時代，幾乎每一個領(lǐng)域的高科技應(yīng)用，都離不開法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)。每一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)從產(chǎn)生到發(fā)展再到成熟的過程，都會受到時代背景、科技水平的制約和影響，很可能要經(jīng)歷漫長的時間，學(xué)生要學(xué)習(xí)科學(xué)家們不懈努力追求的精神。科技的創(chuàng)新與發(fā)展推動時代的進(jìn)程，讓學(xué)生從中感受到科學(xué)發(fā)展的艱難與魅力。4.完成學(xué)案。隨堂練習(xí)1.關(guān)于磁場、磁感線的描述，下列說法中正確的是()A.磁場的基本性質(zhì)是對處于其中