高中物理人教版必修三《电磁感应与电磁波初步》单元教学设计

2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选《电磁感应与电磁波初步》单元教学设计2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计2学科物理实施年级高二年级设计者宋万松课程标准模块物理必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步使用教材人民教育出版社必修第三册(2019年版)单元名称第十三章电磁感应与电磁波初步单元课时5课时设计人：滁州市教科院宋万松《电磁感应与电磁波初步》单元教学设计一、单元基本信息二、单元设计规划(一)单元教学主题分析1.单元主题概述关系的认识再次使人类认识到自然现象的统一。本章对于电与磁关系的认识过程蕴含人类对事物认知的一般思路：现象→感知→粗略(定性的描述)→精确(定量)的描述→确定2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计3事物之间的关系(电生磁、磁生电)→研究事物的本质属性(电磁场理论)……这一程序性知识是分析物理问题基本且重要的思路。这种研究思路，普遍用于力、电、热等问题的分析，是运动与相互作用观念的重要内容。有助于学生的物理观念的形成和跨学科知识的融会贯通。2.单元知识结松2.单元知识结松(1)对生活中磁现象的直观、感性、定性描述(2)精确地描述磁场的物理量——磁感应强度B、磁通量φ(3)电与磁的联系--电磁感应、感应电流、电磁场、电磁波，热辐射和能量子(4)重视体会本单元蕴含的物理思想方法单元知识结构单元知识结构做展线磁场磁感应强度磁桶室变化电磁感应现象及应用电磁波阶3—联系阶4—本质表克斯韦电磁场理论黑体辐射能量量子化阶1—概念阶2—规律电磁波谓电流磁体相互作3.单元教学内容的地位和作用《物理观念】了运动与相互作用的观念。2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计4(2)通过黑体辐射的实验规律与经典电磁辐射理论的矛盾，引出普朗克的能量量子化假说。普朗克的能量量子化假说向人们揭示了微观世界物质客体运动的一个基本特征,并给出了微观客体能量量子化的最基本的规律。【科学思维】(1)通过前面讲过的电场进行类比：磁场与电场类比、磁感应强度与电场强度类比、磁感线与电场线类比。通过类比的方法，发展学生科学思维能力。(2)教材引入电流元的微观模型，帮助学生进一步体会理想化模型的思想方法，逐步提高建模能力。(3)麦克斯韦这个理论不能从当时已有的实验结果中推导出来。这里有他的创造性工作，即两个大胆的猜想(假设)。一个猜想以电磁感应定律为基础，当磁场发生变化时，无论有没有闭合导体，空间者会产生感生电场；另一个是当电场发生变化时，空间会产生磁场。通过这样的教学让学生深刻体会猜想在科学创新上的重要性。同时通过“做一做”栏目让学生体会赫兹对电磁波预言的证实。这部分内容体现了假说、理论预言、实验证实、质疑创新等科学思维在科学发现中的重要意义。【科学探究】教科书通过实验“探究产生感应电流的条件”,提高学生科学探究的能力。(1)通过让学生经历从初中的基础上提出问题：切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗?还有其他方法吗?这些方法有什么内2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计5(2)经历电磁感应现象的发现过程。让学生体会到，“磁生电”(2)经历电磁感应现象的发现过程。让学生体会到，“磁生电”在联系?培养学生质疑的能力。律的过程，培养学生归纳总结的能力。(科学态度与责任】(1)法拉第发现电磁感应现象打开了电气化时代的大门。教科书的这些内容可以使学生了解科学、技术、社会之间的关系。(2)法拉第淡泊名利、献身科学事业的一生对学生是一种精神激励。(4)物理学的重要概念是怎样形成和演变的?它的理论体系又是如何发展和完善起来的?这些历史的追问能使学生感悟到物理学这其中包含着对传统观念的一次次解脱和前辈科学家的独特思考与1.课标的要求2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计6象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术3.3.2通过实验，认识磁场。了解磁感应强度，会用磁感线描述例1判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向，用磁感线描3.3.3知道磁通量。通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。3.3.5通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响。例3知道手机和卫星通信等都是电磁波的应用。3.3.6知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。初步了解微观世界的量子化特征。2.教学内容分析《初中已有观念学生通过初中物理对电磁学知识有了一定的认知基础和了解而且学生经过初中的学习初中已有观念磁感线电流磁效应磁场安培定则磁场磁生电切割磁感线产生电流磁生电电磁波的产生、应用2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计7波有了一些较为理性的认识，会用一些简单的方法描述它们。本章内容跨度较大,从磁场到电磁感应,从电磁场到电磁波以及登登电读站证用占的要考虑到是高中的必修内容,不能讲得太深太难,深入探究的内容在3.课时知识结构直线电流磁现象磁场磁感线安培定则环形电流磁现象通电螺线管磁感应强度B匀强磁场碳道量电流的磁效应磁化现象电碳感应电磁场电流的磁效应磁化现象电碳感应电磁场黑体电磁感应的应用电做波的应用(应用)电磁能电磁液管热辐射现象能量子/光子能级热辐射现象(直观、定性描述)《抽象、定性、定量描述)2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计81.认知基础对于磁感线的教学,需要学生具备三维空间的想象能力。磁感线的分布是在三维空间内的,对于通电直导线和通电圆环周围磁感线的分布情况，如果学生缺乏三维空间想象能力，将会遇到学习障碍。教师应该通过演示实验来帮助学生理解，加深认识，有条件的情况下尽可能让学生做分组实验,增加感性认识。教学中应注意培养学生的空间想象力，使学生形成经典物理的物质观、运动观和相互作用观等物理观念，并能用这些观念解释自然现象和解决实际问题。对于磁通量概念的教学，需要注意的是磁通量虽有正负,但没有方向，是标量。磁感线穿过某个面时，该面是存在正反两个面的，设从一个面穿进去时设为正值，则从另一个面穿进去时就是负的，学生会误认为有正负的物理量就是矢量。这里让学生进一步加深对标量和矢量的理解，教师通过演示实验重点强调。学生在初中已经学习过电磁感应现象,但是初中是限定于一种切割磁感线的特殊情况,没有上升到普遍规律。电磁感应现象的产生条件是闭合电路的磁通量发生变化,学生理解时会遇到困难。通过设计、模仿法拉第的实验，将原来浅显已知的产生感应电流的非充要条件(闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动),提升为产生感应电流的充要条件,从而达到引导学生通过实验引发深入思考主动地获得知识的目标。学生初中已经学习过电磁波,学生对电与磁的联系和电磁波有较丰富的生活经验。学生对手机等通讯工具，使用过收音机、电视机等2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计9电子设备较为熟悉，对于这部分知识的理解学生感觉比较简单。2.学科前概念学生前面学习过了电场的知识,对磁场的知识的学习可类比电场来学习，但有些不同点学生容易混淆，易受思维定式的影响。例如磁感线和电场线的区别：电场线是从正电荷出发，终止于负电荷，不是内部、外部都有磁感线，磁感线在磁体外部是从(N)极出发，回到(S)极，在内部是从(S)极到(N)极，是闭合的曲线。对于磁体内部也要有磁场,学生不易理解。通电螺旋管内部的磁场和条形磁体类似，把小磁针放在通电螺旋管内部，判断小磁针指向的方法，学生可能利用同名磁极相斥异名磁极相吸来判断，这是错误的理解。应根据小磁针静止时(N)极的指向为磁感线的方向，即磁场的方向。磁感应强度的定义是用电流元所受磁场力与电流元之比定义磁感应强度,而不是像试探电荷受力与试探电荷的电荷量之比来定义电场强度，这是学生不容易想到的。这里还涉及到极限思想，虽然前面高中的学习已经接触了极限思想，但对电流元的理解还是存在一定的困难。此处科学研究方法有：用物理量之比定义新物理量值定义法、理想化模型法、微元法、类比法。特别需要指出的是，类比法是一种重要的研究方法和思维方法,可以发展学生的求同思维和变异思维能3.认知关键点对磁通量的概念学生不易理解与掌握,教师可以用磁感线的疏密来帮助理解磁感应强度的大小,类比电场强度的强弱也是用电场线疏2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计密来表示。磁感线(电场线)的疏密程度可以理解为单位面积上穿过的磁感线的多少，我们叫磁通(电通)密度，而磁感线的多少就是磁通量,单位面积上的磁通量就是磁感线的疏密程度即磁通密度，就是我们学习的磁感应强度。磁通量也可形象理解为通过磁感线的数量这样就容易理解磁感应强度与磁通量的关系了。磁通量的表达式先从匀强磁场再到非匀强磁场，是逐渐深入的过程。这也渗透着微元法和累积求和的思想，需要让学生在亲身体验中理解这一重要的思想方法。门。经过麦克斯韦的进一步研究，建立了电磁场理种电磁现象。普朗克的能量量子化假说向人们揭示了微观世界物质客体运动的一个基本特征,并给出了微观客体能量量子化的最基本的规律。在此之前，人们都认为由宏观世界过渡到微观世界只不过是物质大小、尺度的变化,而宏观现象所遵从的基本规律则一成不变地适用于微观领域。正是能量量子化第一次冲击了这种传统观念，成为物理学发展史上一个重大的转折，具有深刻的意义。在学习能量量子化理论之前，学生接受的都是经典的电磁理论，认为电磁波理所当然的以波的形式存在。能量量子化的初步认识，使学生打开了新的思维模式,也为后面继续学习光电效应及波尔理论复2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计能量量子化假设与我们宏观世界的生活经验以及已经成熟的经典电磁理论都是格格不入的，其概念的冲突是颠覆性的。学生生活中的经验认为能量和流水一样是连续的,所以对于中学生来说,理解能量的发射和吸收是一份一份的有一定困难。当然普朗克的量子理论刚提出时，很多科学家也不理解和难于接受。引导学生理解物理学家提出能量量子化理论是对客观世明本质的尊重和近代物理学发展的必然要求，也是当今现代化社会、现代化科技发展的动力源泉和根基。量子物理的新世界,极大地丰富和深化了人们对于物质世界的认识。建议在学生课前充分预习和课上适当讨论的基础上,教学难点的突破均以教师的生动讲解为主。多铺垫、多设疑，按照物理学史的发展进程展开,让学生从物理大师科学家的科学探索活动中，体会到物理学惊心动魄的发展历程,学习他们实事求是的科学方法和勇于创新的科学精神。教学目标核心素养内涵1.了解电流磁效应的发现过程,体会奥斯特发现的重要意义，体会探索自然奥秘的艰辛与克服困难带来的成就感。科学态度与责任社会责任科学本质2.认识磁场、磁感线、知道几种常见磁场的磁感线物理观念物质观模型建构2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计3.会用安培定则判断通电直导线和通电线圈的磁场方向。了解安培分子电流假说。科学思维模型建构科学推理4.会用类比的方法定义磁感应强度,进一步体会微元法和物理量之比的方法。会用磁感应强度的定义式进行相关的计算。科学思维科学思维5.知道磁通量,会计算匀强磁场中通过某一面积的磁通量。科学思维科学思维6.经历感应电流产生条件的探究活动,学会通过现象分析归纳事物本质的科学思维方法，认识实验观察能力和逻辑思维能力在科学探究中的重要作科学思维科学探究科学推理科学论证解释交流7.了解电磁感应现象的曲折发现过程,体会科学家的科学精神；了解电磁感应现象发现的重大历史意义及其广泛的应用，体会科学技术对人类文明科学态度和责任社会责任科学态度2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计8.了解电磁波本身是一种物质，能传递信息和能量。了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科物理观念科学思维物质观科学推理9.了解发现电磁波的历史,领会在此过程中蕴含的科学方法和科学精神；体验赫兹的电火花实验领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。科学思维科学探究10.了解黑体辐射及其研究历史，体会科学探究的方法。了解能量子的概念及得出过程，领会科学概念的创新性突破中蕴含的科学思想。了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子理论建立的意义，极大地丰富了人们对物质世界的认识。科学探究科学思维科学态度和责任科学本质科学推理质疑创新问题证据科学态度(五)单元课时规划1.磁场磁感线1课时2.磁感应强度磁通量1课时3.电磁感应现象及应用1课时4.电磁波的发现及应用1课时5.能量量子化1课时2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计单元核心任务解决“老年宝”手机无法实现无线充电的问题了解手机通信是电磁波的应用活动1.1寻找研究磁场的方法活动1.2探究条形磁铁周围的磁场分布活动1.3探究电流周围的磁场分布活动1.4磁现象的电本质2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动2.1感知磁场强弱活动2.2寻找除磁体以外的磁场试探物体活动2.3通电导线的微元化活动2.4设计方案“测量”磁场力活动2.5活动五：控制变量验证k与|L无关活动2.6磁感应强度定义中的垂直活动3.1探究感应电流的产生条件活动3.2探究手机无线充电活动4.1赫兹发现电磁波的实验活动4.2演示电磁波的传播不需要介质活动4.3演示无线电报机传递信息活动4.4演示电磁波的调频与调幅活动4.5探究电磁发射装置对收音机的影响活动5.1探究热辐射现象活动5.2探究热辐射波长与温度的关系活动5.3分光镜观察原子发射光谱【活动细节活动名称活动1.1:寻找研究磁场的方法活动时空2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动指向学习内容磁场研究方法的构建、深化磁感线概念活动目标知道用小磁针研究方向、铁屑研究方向、理解磁感线概念活动情境1.自制动画：磁石与消磁条形磁体“拯救”大头针2.实验探究：探究天然磁石周围磁场分布活动资源动画、天然磁石、消磁条形磁铁、小磁针、铁屑、实验平台活动过程设问1:谁才能“拯救”掉到“陷阱”里的大头针?设问2:为什么“石头”能够吸引大头针?设问3:我们用什么来研究周围的磁场分布呢?实验演示：两个较大小磁针，放置在磁石旁生：观察它们的现象有什么不同?设问4:如果研究周围磁场分布怎么办?实验演示：利用铁屑探究磁石周围分布生：观察铁屑分布哪里变化更明显演示3:用透明玻璃板轻轻的覆盖在铁屑的表面,并记录这些方向的连线。观察得出：它们的疏密可以代表磁场强弱。箭头指向代表磁场方向，这些带箭头的曲线可以用来描述磁场分布--磁感线2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计总结研究磁场的方法：强弱分布--铁屑磁场方向活动评估活动名称活动1.2:探究条形磁铁周围的磁场分布活动时空活动指向学习内容探究条形磁铁周围的磁场平面分布及观察空间分布活动目标2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动情境自制分组实验教具：传统描绘条形磁铁的器材是用一块透明玻璃板，覆盖在铁屑上描绘一个平面的磁感线。我将其改装成两块透明玻璃，拼装成一个平面描绘磁感线。并选择条形磁铁不同的四个平面分成ABCD四组,让学生分组完成不同平面磁感线的描绘实验。然后将四组的结果拼装究思想和“思维的动态形成过程”。更加符合学生的认知规律。活动资源教具、条形磁铁、铁屑、小磁针、红黑记号笔、条形磁体磁场空间分布演示装置活动过程设问1:条形磁铁周围某一平面磁场分布是什么样子呢?分组探究：学生利用研究磁场的方法，结合实验器材进行探究实验，并画出磁感线。设问2:那它周围磁场空间的的分布又是什么样子呢?师生活动：选择条形磁铁不同的四个平面分成ABCD四组，让学生将自己画出的磁感线，拼接到老师的底座上。合作完成空间分布的探究。设问3:同学们合作的结果只能大致看出条形磁场周围空间磁场的分布情况，想不想看更逼真的实验?2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计师生活动：展示条形磁体磁感线空间分布演示装置，学生观察并体会物理活动评估1.能利用之前形成方法探究条形磁铁某一平面的磁场分布2.能在实验过程中很好的合理分工、交流合作。3.能认知条形磁体从平面到空间磁场分布，并能分析总结其特点。4.能学会由“点”及“线”从“面”到“空间”研究问题的科学方法活动名称活动时空活动指向学习内容探究直线电流、环形电流、通电螺线管周围的磁场分布活动目标通过实验，认识和了解直线电流、环形电流、通电螺线管周围的磁场分布活动情境创设探究探究直线电流、环形电流、通电螺线管垂直平面磁场分布的2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计实验情境。活动资源改装直流电源、单砸直导线、环形导线、绕制螺线管、小磁针、铁屑等实验器材活动过程设问1:除了磁体，还有什么周围有磁场?演示实验：奥斯特实验，并用小磁针探究两点的磁场方向设问2:又如何探究直线电流某一平面的磁场分布呢?实验探究：将直导线插入实验平台，铁屑研究分布，小磁针研究方向。引导学生观察铁屑走向的变化。并用磁感线记录磁场分布。设问3:环形电流周围的磁场又是什么样子呢?模拟演示：自制直导线磁场空间分布模型，慢慢弯曲，引导学生猜想磁场叠加后情况。B实验探究：实验探究环形电流某一B平面磁场分布,并用磁感线记录磁场分布，验证猜想。设问4:有没有什么方法能帮助我们记住磁场和电流方向间的关系呢?师生活动：探讨总结得出“安培定则”设问5:一个个环形电流叠加在2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计一起周围的磁场分布又是什么样子呢?实验探究：实验探究通电螺线管某一平面磁场分布，并观察铁屑在通电螺线管内外分布特征，验证猜想。活动评估1.知道直线电流周围的磁场分布，并能用磁感线描述。3.总结并生成安培定则，并能熟练运用。4.能用“微元叠加”的思想猜想通电螺线管周围的磁场分布，并通过实验验证。活动名称活动1.4:磁现象的电本质活动时空□课内□课外☑课内外活动指向学习内容安培“分子电流假说”活动目标通过对比实验现象，总结推理。了解磁现象电本质活动情境展示通电螺线管内部铁屑分布，结合微元思想，创设“分子电流假说”的情境。活动资源分子电流动画、充磁机、大头针、电源、消磁后的条形磁体2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动过程呢?观察对比：观察通电螺线管内外铁屑的分布规律，发现外部铁屑分布与条形磁体周围铁屑分布类似。内部铁分布由杂乱无章变得趋于一致。设问2:螺线管的磁场是由一个个环形电流产生的，难道条形磁铁里也有电流吗?师生活动：基于实验现象一起了解安培“分子电流假说”设问3:谁内部的的分子电流排列有序?谁内部的的分子电流杂乱无章?交流思考：猜想“天然磁石”和“条形磁体”内部分子电流的分布特征。条形磁铁内部的分子电流由杂乱无章变成有序排列呢?观察思考：通电螺线管内部铁分布由杂乱无章变得趋于一致。可用线圈内部的磁场让杂乱无章的分子电流变得趋于一致，从而对外彰显磁性，生成2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动评估1.能理解分子电流假说。2.理解科学家探索物理问题的科学思维3.能内化理解磁化的过程，并感受收获知识的喜悦。4.能感受知识“能与不能”的边界。活动名称活动时空活动指向学习内容感知磁场强弱，明确课程方向活动目标通过实验观察，并通过自身的知识储备，从现象中发掘事物的本质，感受物理学的神奇。活动情景实验展示：磁石和磁体吸引大头针活动资源【器材】磁石磁体大头针【图文】相应的照片和吸引的对比照片活动过程实验演示：磁石和条形磁体分别与大头针作用，并展示给学生看设问1:你观察到哪些现象，这说明了什么?设问2:你是从什么角度研究该现象?活动评估1.知道磁场对物体力的作用2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动名称活动时空活动指向学习内容2.所受磁场力为横向力，可模糊分析磁场力的方向活动目标通过实验观察，并通过自身的知识储备，找到磁场的受力物质，并理清其中的方向问题。活动情景1.实验展示：安培力演示仪，通电导线在磁场中受力。2.师生互动：引导观察磁场方向和受力方向活动资源【器材】安培力演示仪学生电源强磁2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计【图文】模拟安培力演示的实验过程活动过程实验演示：演示操作过程1:将金属棒放置在光滑的金属导轨之上，并将强磁垂直放在导线上端，此时不接通电源。设问1:是否观察到有什么现象?磁场对不通电的导线是否有力的作用?演示操作过程2:将金属棒放置在光滑的金属导轨之上,并将强磁垂直放在导线上端，并打开开关。设问2是否观察到有什么现象?磁场对通电后的导线是否有力的作用?设问3此时磁场方向为哪个方向，通电导线受力方向?SSNF活动评估1.能从上节课中反馈出通电导线的的磁场情况2.能对金属导轨的受力分析2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动名称活动时空活动指向学习内容活动目标活动情景1.实验展示：剪短导线过程2.师生互动：引导微元，并与试探物体的特征联系在一起活动资源【器材】剪刀长导线【图文】模拟导线变短过程活动过程设问1:将通电长导线放入磁场中，是否能描述某一点磁场强弱?它是否A设问2应该如何操作?A师生互动：引导学生进行剪短操作。2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动评估活动名称活动时空活动指向学习内容1.熟悉各个器材的使用方式和基本原理2.以小组合作方式，形成统一方案活动目标通过简单操作，让学生熟悉实验的主要原理，并且能够进行基本操作活动情景在明确通电导线受力方向与磁场方向关系后,强电通电导线和磁场的空间方位。以简易操作的形式，将实验的过程简化，学生更容易接受。本过程以学生操作为主，熟悉器材特性，小组轮流操作。活动资源【器材】学生电源台秤不同长度的串联多匝线圈磁体2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计【图文】器材对应的照片，和部分功能的强调活动过程器材图片展示功能：设问1匀强磁场的方向?设问2通电导线在磁场中设问3台秤的测量原理?NN创肆匀炀磁场信m度为01gr电子台甲实验操作学生实际操作，教师巡视指导，强调组装过程和操作过程的注意事项。学生汇报与教师强度方案特点：(初始去皮清零，通电后测量，转化受力)活动评估1.小组讨论，形成统一方案，学生代表汇报测量方案2.能在实验过程中很好的合理分工、交流合作。3.体会二力平衡原理的的应用。活动名称2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动时空活动指向☑是什么口为什么☑如何做☑做得如何学习内容1.熟练控制变量法的研究过程2.通过实验，清晰感知磁场对通电导线的力的大小变化3.通过计算，感受物理量的产生过程活动目标从实验中,提升学生的组织能力和计算能力，并进一步提升学生的科学素养。活动情景以自制的实验器材,让学生更清晰感知力的方向及大小。通过改变电流大小和改变线圈的长度,深度理解通电导线在磁场中的受力特征，并结合所学知识了解磁场强弱的特性，及磁场力的特性体现。活动资源【器材】学生电源台秤不同长度的串联多匝线圈磁体【图文】活动小组的数据收集表格活动过程设问1:在电场中，F不能直接表示场的强弱，而是把F/q定为描述场的强弱关系，那么在磁场中来看呢?师生互动引导学生NN创肆匀强磁场电子出甲将磁场力与通电导线的特征IL进行比较设问2:猜想比例系数k可以表示磁场强弱，验证k应该与IL无关，应该利用怎样的实验方案?讨论交流：引导学生利用控制变量法进行实验2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计学生分组实验：学生亲自操作，教师巡视指导。结合实验现象及测量的数据，进行进一步分析，合作交流，相互验证学生汇报数据：每组同学各自k值均为定值，不同组别磁场不同，k值不同，相互验证，最终得到k与IL均无关的结论和与磁场有关的结论。活动评估1.完成以下活动表格线期长度L市流/(A)世场力F(10**N)0.2x986.40.5线期长度L(m)在.08住.060.040.02*9.8*号.8=9.8磁场力(10**N)*9.8*9.8*9.8x9,8左2.学会利用控制变量法的方式进行研究。2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动名称活动2.6:磁感应强度定义中的垂直活动时空☑课内□课外口课内外活动指向学习内容强调通电导线在磁场中的受力，及通电导线与磁场的方向特征活动目标从实验的角度，观察分析力的特征与磁场垂直导线的关系活动情景1.实验展示：安培力演示仪，通电导线在磁场中受力。2.师生互动：引导观察磁场方向和通电导线方向活动资源【器材】安培力演示仪学生电源强磁活动过程设问1通电导线若和磁场垂直放置，会出现什么样的变化?实验演示：2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动评估活动名称活动时空活动指向学习内容探究磁生电、找到感应电流的产生条件活动目标1.选择合适的器材，设计恰当的电路并探究出磁生电现象2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计2.能用不同的方法得到感应电流3.对比不同实验，总结感应电流产生的条件活动情境1.在初中知识的基础上，自主探究出产生感应电流的条件(切割)2.使用通电螺线管作为导体的学生发现产生感应电流的另一种方法(磁场变化)活动资源螺线管、线圈、滑动变阻器、电源、开关、导线等活动过程播放电流磁效应的实验视频：设问1:既然电能生磁，那么,磁能否生电?设问2:要探究磁生电，首先得有磁场。谁可以产生磁场?如何显示出磁有没有生电?设问3:怎么才能生电?学生实验探究：(要求利用给出的实验器材，在初中知识的基础上，探究磁生电的方法，流的条件)1)闭合电路的部分导体切割磁感线可以产生感应电流2)闭合回路中磁场变化也可以产生感应电流设问4:你觉得磁生电的条件是什么?2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计学生经分析对比不同的实验得出结论:只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生感应电流活动评估1.能选择合适的实验器材、设计正确的电路进行实验2.会使用不同的方法获得感应电流3.会分析不同实验，得出感应电流产生的条件活动名称活动3.2:探究手机无线充电活动时空□课内□课外☑课内外活动指向☑是什么☑为什么☑如何做☑做得如何学习内容探究手机无线充电活动目标解决“老年宝”手机无法实现无线充电的问题活动情境无线充电器可以给大部分智能手机无线充电，却对“老年宝”无可奈何活动资源【实验器材】手机无线充电器(底座)、电源、老年宝手机、铜丝(漆包线)、发光二极管活动过程展示手充电器，智能手充电，但机无线且能给机无线却对“老年宝”无可奈何2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计设问1:手机无线充电的原理是什么通过对电磁感应知识的学习，了解手机无线充电的原理设问2:老年宝为什么不能无线充电?拆开无线充电器及能充电的智能手机，对比找到老年宝不能无线充电的原因设问3:如何利用电磁感应的知识，自制一个能给“老年宝”无线充电的装置?1)学生从理论上分析原理并动手制作线圈(课内)2)实践：如何将线圈与手机连接并真正实现无线充电?自制一个能给“老年宝”无线充电的装置(课外一周内完成|活动评估学生自制无线充电装置的评价量表评价内容评价结果(在合适的选项内打勾☑)功能口能给手机无线充电功能□不能给手机无线充电，但可以使小灯泡或者二极管发光□没有任何输出过程□有充分的自制过程证据过程2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计□有较少的自制过程证据□没有自制过程证据活动名称活动4.1:赫兹发现电磁波的实验活动时空□课内口课外☑课内外活动指向☑是什么□为什么☑如何做☑做得如何学习内容赫兹发现电磁波的实验，证实电磁波的存在活动目标通过实验证实电磁波的存在，认识电磁波活动情境1.展示：静电棒、易拉罐、电磁波的发射与接收装置、氖泡2.演示：电磁波的发射与接收，氖泡发光活动资源静电棒、易拉罐、电磁波的发射与接收装置、氖泡2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动过程实验演示：教师介绍：静电棒套上易拉罐后可以产生高压静电，让其接触发射装置右端金属箔片，同时用左手接触发射装置左端金属箔片,这样就可在两个相距很近的金属球间产生电火花，根据麦克斯韦理论，两放电金属球会在周围空间激发电磁波。师：请同学们注意观察接收装置发生了什么物理现象?生：悬挂在接收装置上两个相距很近的金属棒间的氖泡师：为什么氖泡会发光?生：变化的电磁场相互激发并向远处传播，使得接收装上自由电荷受到了电场力而定向移动，便形成了电流。师：很好!赫兹就是通过这个实验把天才(麦克斯韦)的预言变成了世人公认的真理。2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动评估活动名称活动时空活动指向学习内容电磁波可以在真空中传播活动目标通过实验，认识电磁波是依靠电磁场的相互激发而传播的，不需要介质。活动情境1.展示：真空泵、真空罩、橡胶管、两部手机；2.演示：按下真空泵的电建，把真空罩里的空气抽完，然后拨打真空罩里的手机，依然能接收到外界手机的无线电信号。活动资源真空泵、真空罩、橡胶管、两部手机活动过程实验演示：师：按下真空泵的电建，把真空罩里的空气抽完，然后请学生拨打真空罩里的手机，看能否接收到外界手机的无线电信号?生1:发现真空罩里的手机亮了，接收到了外界手机的无线电信号!师：为什么真空罩里的手机依然能接收到外界手机的无线电信号呢?2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计生：根据麦克斯韦理论，电磁波是依靠电磁场的相互激发而传播的，不需师：很好!电磁波是依靠电磁场的相互激发而传播的，不需要介质。活动评估通过实验，认识电磁波的传播不需要介质。活动名称活动时空活动指向学习内容电磁波可以传递信息活动目标通过实验，认识电磁波具有通信功能活动情境1.展示：学生科技兴趣小组制作和组装的无线电报机的发射与接收装置、2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计电池、天线等；2.演示:按下无线电报机发射装置上的不同按键,会发现接收装置上的红、活动资源学生科技兴趣小组制作和组装的无线电报机的发射与接收装置、电池、天线等活动过程生1:按下无线电报机发射装置上的不同按键，会发现接收装置上的红、师：为什么LED灯泡会对应亮起?2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计生：载有信号的电磁波可以传递特定的信息。师：很好!载有特定信号的电磁波具有通信功能。活动评估通过实验，认识电磁波具有通信功能。活动名称活动时空活动指向学习内容活动目标通过实验，认识电磁波如何实现通讯功能活动情境1.展示：信号发生器、示波器等；2.演示：①调节调频按钮，观看示波器接收到的无线电波波形变化；2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计②调节调幅按钮，观看示波器接收到的无线电波波形变化；活动资源活动过程化?活动评估2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动时空口课内口课外☑课内外活动指向学习内容活动目标活动情境活动资源活动过程“吡吡”的响声?活动评估2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动名称活动5.1:探究热辐射现象活动时空活动指向学习内容物体由于其温度而产生的以电磁波形式辐射出能量。活动目标学生四人一组探究热辐射现象，得到在灯泡打开时,纸袋里的温度是在升高的。说明纸袋吸收了灯泡辐射的电磁波的能量导致内部温度升高活动情境呈现实验器材，四人一组，分组实验活动资源灯泡、铁架台，白色密封纸袋、黑色密封纸袋、温度计2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动过程同学们上节课学习了电磁波，并且知道了电磁波是具有能量的,那么老师接下来带领大家做一个小实验，来证明电磁波是具有能量的，实验探究：在桌子上有相应的实验器材，请大家四人一组，观察纸袋里温度在灯泡打开前后的变化情况。学生实验：要求利用给出的器材,测出打开灯泡前纸袋里面的温度和灯泡照射过程中纸袋里面温度变化，并做好记录。设问1:在灯泡关闭和打开时，黑白两个纸袋的温度有什么区别?设问2:在灯泡打开一分钟、两分钟、三分钟时黑白两个纸袋的温度有什么变化?证明电磁波是具有能量的，纸袋吸收了灯泡的电磁波能量导致温度升高；活动评估1.知道电磁波是具有能量的。2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计2.知道物体向外辐射电磁波。活动名称活动时空活动指向学习内容物体温度升高，热辐射的电磁波与波长的关系活动目标通过实验，观察铁块在高温热源加热时，颜色是在逐渐变化，由此体会热辐射的电磁波波长的变化活动情境1.呈现实验器材2.学生演示实验活动资源高温热源、铁块、铁架台活动过程2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计铁块所呈现的颜色依次变为暗红、赤红、橘红，甚至最后会成为黄白色。实验探究：通过这个实验，解释物体温度升高，向外辐射的电磁波波长在变化,可通过铁块所发出光的颜色来直观的看出波长变化,以此说明热辐射的电磁波与波长的关系活动评估1.能通过铁块颜色直观的观察到，物体温度升高，热辐射的电磁波与波长的关系。2.知道颜色和波长的关系。3.知道热辐射的概念活动名称活动时空活动指向学习内容氢原子的发射光谱，气体原子在电场作用下电离，发光。活动目标通过观察演示实验，用分光镜观察气体原子的发射光谱活动情境1.呈现实验器材2.教师演示，学生观察活动资源分光镜，高压线圈，光谱管组2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计活动过程设问1:如何用经典物理解释氢原子的发射光谱?演示实验：气体原子发射光谱实验设问2:同学们观察到什么现象?设问3:气体原子发光的颜色一样吗?实验探究：以这个实验说明气体原子的光谱形成，能够直观的看出不同气体所发出的光的颜色不一样活动评估1.知道气体原子的光谱。2.能用分光镜观察气体原子光谱特征3.感受物理世界的炫彩斑斓2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计(七)单元检测与评价题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题□学习水平题目来源1.下列说法中正确的是()A.爱因斯坦第一个提出能量子的概念B.黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关C.物体的长度是量子化的D.温度升高，物体辐射的紫光增强，辐射的红光减弱答案(答案】BB.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故B正确：故C错误；D.温度升高时，各种波长的辐射强度都会增加，故D错误。题目序号完成时长2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题口实践题学习水平题目来源2,下列说法正确的是()A.根据成反比,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与/LB.磁感线是假想的曲线，实际上不存在C.由公式U=Ed可知，在匀强电场中，E为恒量，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比D.磁感应强度B是矢量，方向与该处电流元受力的方向相同答案【解析】A.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与B.磁感线是假想出来的，实际上不存在，选项B正确C.由公式U=Ed可知，在匀强电场中，E为恒量，任意两点间的电势差与这两点间的沿电场线方向的距离成正比，选项C错误；D.磁感应强度B是矢量，方向与该处电流元受力的方向垂直，选题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题□实践题学习水平题目来源2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计3.磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A.a、b两处的磁感应强度大小均为0B.a处的磁感应强度大于b处的磁感应强度C.a处的磁感应强度小于b处的磁感应强度D.无法判断a、b两处的磁感应强度大小答案【解析】根据磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，有题图可知B。<B。,故选C。题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题口简答题□综合题□实践题学习水平题目来源☑引用口改编□自编4.下列各图中,已标出电流及电流的磁场方向,其中正确的是()ppA/B*cBD答案【解析】A图中，由于电流的方向竖直向上，根据安培定则知磁场方向应该左边垂直纸面向外，右边垂直纸面向里，A错误；B图中，直线电流的方向竖直向上，根据安培定则知，直线电流形成的磁场方向(从上向下看)为逆时针方向，B错误；C图中，根据安培定则.螺线管内部的磁场方向向右，C错误；D图中，从上往下看，线框的电流方向为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，D正确。题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题口实践题学习水平题目来源5.线圈从磁体上方由位置1经位置2平移到位置3的过程中，(位置2在磁铁中点的正上方)穿过线圈的磁通量()A.不变，没有感应电流D.在位置2为零，此时没有感应电流答案【解析】由条形磁体磁感线分布可知，线圈在位置1有磁感线穿过，在位置2线圈平面同一侧穿入与穿出的磁感线条数相同，即磁通量为0,在位置3有磁感线穿过，线圈从磁体上方由位置1经位置2平移到位置3的过程中，穿过线圈的磁通量先减小后增大且在经位置2时线圈的磁通量仍在变化,此时仍有感应电流,故A、2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计C、D错误，B正确。题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题口实践题学习水平题目来源6.已知真空中的电磁波波速是3×108m/s。在真空中波长是5m的无线电波，它的频率是()A.6×107HzB.1.5×109HzC.8×108HzD.1.7×108Hz答案题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题口实学习水平题目来源7.如图所示,在磁感应强度大小为B₀的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为/。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，纸面内与两导线距离均为/的a点处的磁感应强度为零,如果让P中的电流向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的反大小Q2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计答案【解析】如图甲所示,P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B₁,由几何关系可知，的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，aA、B、D错误。BBBBBa题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题口综合题口实践题学习水平题目来源8.(多选)图中不能产生感应电流的是()2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计SNSVB通入增大的电流通入增大的电流答案(答案】ACD【解析】A.线圈是不闭合的，不能产生感应电流，故A正确；B.线框的面积增大，穿过线框的磁通量增大，能够产生感应电流，故B错误；C.由于直导线在线圈的直径的上方所以穿过线圈的磁通量等于0电流增大，线圈的磁通量仍然是0,故C正确D.线圈整体垂直于磁场运动,线圈的磁通量始终是最大,没有发生变化，没有感应电流，故D正确。题目序号完成时长题目类型学习水平题目来源9.(多选)等腰直角三棱柱如图所示，其中侧面abcd为正方形边长为L,侧面cdef与水平面平行，该三棱柱位于水平向左的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是()2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计A.穿过正方形abcd的磁通量大小为B.穿过矩形dcfe的磁通量和穿过矩形abfe的磁通量相等C.穿过矩形abe的磁通量大小为D.磁通量有正负，所以是矢量bd答案(答案】AC【详解】AC.穿过正方形abcd的磁通量与穿过矩形abfe的磁通量B.没有磁感线穿过矩形dcfe,其磁通量为零，选项B错误；D.磁通量有正负，但其加减运算规则并不满足平行四边形定则，所以是标量，选项D错误：题目序号完成时长题目类型☑选择题□填空题口作图题□简答题□综合题□实践题学习水平题目来源10(多选).下列说法正确的是()A.微观粒子的能量是量子化的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长，其能量子越大答案【答案】AB【解析】微观粒子的能量是量子化的，故A正确；由ε=hv可知，2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选人教版必修第三册第十三章单元教学设计能量子与电磁波的频率成正比，故B正确：红光的频率比绿光小由ε=hv可知，红光的能量子比绿光小，故C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，故D错误。错误，B正确。题目序号完成时长题目类型口实践题学习水平题目来源丙丁(1)有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗?,图可支持你的结论。(2)探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。答案