《磁场》教材分析及教学建议

1、2021/3/131磁场教材分析2021/3/132 一、教材的地位与作用一、教材的地位与作用 二、教学重点与难点二、教学重点与难点 三、教材结构三、教材结构 四、教学要求四、教学要求 五、教学建议五、教学建议2021/3/133一、教材的地位与作用一、教材的地位与作用 本章是电磁学基础知识的重要部分,学生将从这里开始第一次深入认识磁现象,对磁现象理解得是否深刻将直接影响学生对后继知识的学习,当然在高考中该部分也是高考的热点,磁场应为共同选修的重点内容. 本章应用磁感线这个形象的工具,帮助学生形成对抽象概念的磁场,阐明了描述磁场的基本物理量磁感应强度,讨论了磁场对电流及运动电荷的作用规律,揭示

2、了磁与电的联系磁现象电本质,这些都是进一步学习电磁感应、交变电流、电磁振荡与电磁波、原子物理等后继课程所不可缺少的重要基础,应引起充分的重视。 2021/3/134二、教学重点与难点二、教学重点与难点 在初中对磁现象的描述和定性地讨论磁场对电流的作用规律的基础上,提高到定量地研究磁场的特性、磁场对电流和运动电荷的作用规律以及认识磁现象的本质。在本章教学中要突出这种由现象到本质、由定性到定量的认识上的飞跃。因此,本章教材的本章教材的重点是重点是:描述磁场特性的基本物理量-磁感应强度,表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则-安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则。 磁感应强度的定义、洛伦

3、兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等是教学中的难点教学中的难点,在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法。2021/3/135三、教材结构三、教材结构 第一单元:1、磁现象和磁场 2、磁感应强度 3、几种常见的磁场 第二单元:4、磁场对运动电荷的作用力 第三单元:5、磁场对通电导线的作用力 6、带电粒子在匀强磁场中的运动2021/3/136四、教学要求四、教学要求、课程标准中的要求、课程标准中的要求（1）列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁的关的现代技术的发展。 例1:观察计算机磁盘

4、驱动器的结构,大致了解其工作原理。（2）了解磁场,知道磁感应强度和磁场,会用磁感线描述磁场。 例2:了解地磁场的分布、变化及对人类生活的影响。（3）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。（4）通过实验,认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。 例3:利用电流天平或其他简易装置,测量或比较磁场力。 例4:了解磁电式仪表的工作原理与结构。（5）通过实验,认识洛仑兹力,会判断洛仑兹力的大小,了解电子束的磁偏转原理及在科学技术中的应用。 例5:观察阴极射线在磁场中的偏转。 例6:了解质谱仪与回旒加速器的工作原理。（6）认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。2021/3/137

5、四、教学要求四、教学要求 、课程标准中的要求、课程标准中的要求 2、活动建议、活动建议（1）用电磁继电器安装一个自动控制电路）用电磁继电器安装一个自动控制电路（2）观察电视机显像管偏转线圈的结构）观察电视机显像管偏转线圈的结构,讨讨论控制电子束偏转的原理。论控制电子束偏转的原理。2021/3/138四、教学要求四、教学要求 新课程标准教学要求新课程标准教学要求 1、磁现象与磁场、磁现象与磁场 知道电流的磁效应。知道电流的磁效应。 知道磁场的基本特征。知道磁场的基本特征。 列举磁现象在生活、生产中的应用列举磁现象在生活、生产中的应用,了解我国古代在磁现了解我国古代在磁现象方面象方面 的研究成果及

6、对人类文明的影响的研究成果及对人类文明的影响,关注与磁相关的现代发关注与磁相关的现代发展。展。 2、磁感应强度、磁感线、磁感应强度、磁感线 知道磁感应强度。知道磁感应强度。 知道磁感线。知道磁感线。 知道几种常见磁感线的分布情况。知道几种常见磁感线的分布情况。 判断通电直导线和通电导线周围磁场的方向。判断通电直导线和通电导线周围磁场的方向。 了解安培分子电流假说。了解安培分子电流假说。 知道磁通量。知道磁通量。2021/3/139四、教学要求四、教学要求 3、磁场对通电导线的作用力、磁场对通电导线的作用力 通过实验认识安培力通过实验认识安培力,会用左手定则判断安培力的方向会用左手定则判断安培力

7、的方向,计计算匀强磁场中的安培力的大小（安培力的计算直导线跟磁算匀强磁场中的安培力的大小（安培力的计算直导线跟磁感应强度感应强度B平行或垂直两种情况）平行或垂直两种情况） 知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。（通电线圈磁力矩计算不用要求）向的基本原理。（通电线圈磁力矩计算不用要求） 4、磁场对运动电荷的作用力、磁场对运动电荷的作用力 通过实验认识洛仑兹力通过实验认识洛仑兹力,会用左手定则判断洛仑兹力的方会用左手定则判断洛仑兹力的方向向,会计算洛仑兹力的大小。（洛仑兹力的计算限于速度会计算洛仑兹力的大小。（洛仑兹力的计

8、算限于速度v跟磁感应强度垂直或平行两面种情况）跟磁感应强度垂直或平行两面种情况） 5、带是粒子在匀强磁场中的运动、带是粒子在匀强磁场中的运动 分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,并进行有关并进行有关计算。计算。 知道回施加速器的工作原理。知道回施加速器的工作原理。 认识电磁现象的研究在社会发展中的作肜（质谱仪和回施认识电磁现象的研究在社会发展中的作肜（质谱仪和回施加速器的技术细节不作要求）加速器的技术细节不作要求）2021/3/1310五、教学建议五、教学建议 1、第一节:磁现象与磁场 (1)学习目标 通过复习知道磁体具有磁性,具有磁极,知道N与S极的

9、定义 了解我国古代对磁的研究成果 通过实验认识电流的磁效应 知道磁极与磁极、电流与磁极、电流与电流之间通过磁发生相互作用 了解地球的磁场2021/3/1311五、教学建议五、教学建议 第一节:磁现象与磁场 (2) 教学建议 磁现象 本段内容为初中内容的延续,也是高中磁场内容的开始,介绍我国古代磁学方面的学术成就和它的伟大应用指南针,可以通实物让学生分清磁极,分清南极与北极,这即是对旧知识的回顾,也是为学生学习下面新知识作好知识准备。2021/3/1312 第一节:磁现象与磁场 电流的磁效应 做好实验将是本节内容的重点,一可以激发学生的学习热情,二可以真正让学生体会电流的周围确实存在磁场,老师不

10、是纸上谈兵而是言之有据。 本节教学应注意以下几点:首先是要有打破传统局限的观念,即打破“顺向力”的观点;其次奥斯特实验决不是偶然所得,而是长期难苦努力的必然结果,任何成就的取得都不可能靠运气;第三是奥斯特实验的伟大意义,用两位伟人的话来表达是非常恰当的,安培的话:“奥斯特先生已经把他的名子和一个新纪元联系在一起了”,法拉第的话:“他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门,使其充满光明。”五、教学建议五、教学建议 2021/3/1313五、教学建议五、教学建议 磁场 本节内容比较抽象,因学生已经学完了电场,现在学习磁场院相对比较容易,故在教学中应使用对比法进行教学会取得较好的教学效果。电荷之间能通过

11、电场发生相互作用,磁极之间、电流与磁极之间、电流与电流之间发生相互作用内能通过磁场发生。2021/3/1314五、教学建议五、教学建议 磁性的地球 本节内容与老教材相比有效大的变化,不仅地球有磁性,而且太阳等很多星球都具有磁性,老教材称之为“地球的磁场”,新教材反映的是整个地球是一个磁体之意。 在学习本节内容之时最好能利用条形磁铁来类比地球的磁场,让学生对地球的磁有一个形象的认识,再结合地理知识地理的南北极与地磁的南北极,进而认识磁偏角。2021/3/1315五、教学建议五、教学建议第二节:磁感应强度 (1)学习目标 知道磁感应强度的方向小磁针静止时N 极的指向 理解磁感应强度是描述磁场强弱的

12、物理量 通过探究通电导线在磁场中的受力与哪种因素的关,理解为什么可以用比值来定义磁感应强度。 了解磁感应强度的单位,了解常见磁性物体的磁感应强度。2021/3/1316五、教学建议五、教学建议 磁感应强度的方向 通过回忆电场强度方向的定义提出问题:感应强度的方向如何定义?电场方向通过正电荷受力方向来确定,磁场方向则可以通过小磁针在磁场中受力来确定,因小磁针N极与S极受力方向不一至,在物理学界统一归定N极受力方向为该点的磁感受应强度方向。2021/3/1317五、教学建议五、教学建议 磁感应强度的大小 提出问题 ; 完成探究性实验影响通电导线受力的因素是形成磁感应强度概念很重要的环节; 在定性实

13、验基础上进行定量分析 : F跟乘积Il成正比,比值跟乘积Il无关,是一个恒量,比值在数值上等于垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力的大小,这个比值越大,说明垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力就越大,因此,它能够定量地反映出磁场的强弱 2021/3/1318五、教学建议五、教学建议 感受磁场的强弱 在物理课本89页列举了一些磁场的磁感应强度,例如地球队表面的磁场、电动机变压器铁芯的磁场、实验室中使用的最强场等,最好师生能够共同阅读,让学生认识磁场就在他的身边,生活在磁场中,对磁场有认同感,并不陌生,将有利于学生进一步学习。2021/3/1319教学建议:

14、第三节-几种常见的磁场 (1)学习目标 知道什么叫磁感线,磁感线有哪些基本特征（与电场线相比较） 知道直线电流、环形电流、通电螺线管磁感线特点,并能判断电流方向与磁感线环绕方向的关系。 了解安培分子电流假说,认识磁现象电本质 了解匀强磁场特点 了解磁通量概念,会计算磁通量。2021/3/1320 关于磁感线教学 理论上可以直接类比电场线给出磁感线的定义在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上的每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度方向一致,这样的曲线就叫磁感线。 利用细铁屑进行模拟,值得注意的是:细铁屑所排成的线不能认为是磁感线,细铁屑是被磁化后,在磁场力的作用下的一种排列,而磁感线则是为了科学形

15、象描述磁场而假想出的线,实际是不存在的。教学建议:第三节-几种常见的磁场2021/3/1321教学建议:第三节-几种常见的磁场 直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线 三种磁场是高中阶段必须撑握的,也是在以后学习与练习中经常遇到的,这三种磁场且有较强立体感与抽象性,所以最好的方法是做好演示,让学生亲自感受一下各种情况下磁感受线的分布,学习效果应该很好。 识记三个安培定则,并能够灵活应用电流方向与磁场方向的关系,学生会识别直线电流、环形电流和通电螺线管三种常见磁场的磁感线的立体图及纵、横截面图并掌握其画法。2021/3/1322教学建议:第三节-几种常见的磁场 安培分子电流假说 通过比较可以得出

16、运动的电荷产生磁场,即电流周围存在磁场。哪么永磁体周围的磁场是如荷产生的呢?从而引出安培分子电流假说,通过学习让学生认识磁化与消磁的原因,不是环形电流的消失而是环形电流取向不一致形成的。2021/3/1323教学建议:第三节-几种常见的磁场 磁通量 磁通量的概念通过某一面积内磁感线的条数。 磁通量的计算=BS 注意条件:B与S垂直 磁通密度B=/S 即垂直于磁场方向单位面积内的磁感线条数。2021/3/1324教学建议:第四节-磁场对通电导线的作用力 (1)学习目标 会应用左手定则判断安培力的方向 会计算安培力的大小 会应用安培力解释磁电式仪表的工作原理及生活中常见现象2021/3/1325教

17、学建议:第四节-磁场对通电导线的作用力 安培力的方向左手定则 学生在初中学过左手定则的有关知识鉴于左手定则的重要性,教材要求从各个角度再演示一下左手定则的内容应当强调,安培力的方向总是既垂直于磁场方向,又垂直于电流方向教学中要注意纠正学生可能会产生的:电流方向、磁场方向和安培力方向三者总是相互垂直的错误认识 为了让学生熟练掌握左手定则,教材中已安排两条直线电流之间的相互作用的演示,值提一做,还可适当补充一些课堂练习,对左手定则进行强化训练。2021/3/1326教学建议:第四节-磁场对通电导线的作用力 安培力的大小 教材从磁感强度的定义式出发引出安培力公式应该强调这一公式的适用条件:匀强磁场,

18、电流方向与磁场方向垂直然后提出问题:当电流方向跟磁场方向成任意角时,受到的安培力是多大呢引导学生把分为两个分量,导出公式BILsin, 在课程标准教学要求中明确指出安培力的计算仅限直导线跟磁感应强度B平行或垂直两种情况,所以不必给学生太多复杂的练习。2021/3/1327教学建议:第四节-磁场对通电导线的作用力 磁电式仪表 应利用教具、挂图或幻灯让学生清楚基本构造介绍构造时要说明各部分的功能 应着重说明之一:由于磁极与软铁的特殊构造,线圈平面始终与磁感线平行。 应着重说明之二:当线圈转到一定角度时,安培力的作用和弹簧的作用平衡,线圈停止转动线圈中的电流越大,安培力越大,线圈偏转的角度越大故的大

19、小可以反映出的大小 学生基础比较好的学校可对此进理论推导,目的是为了学生更深刻理解,而不要求学生撑握力矩的相关知识。2021/3/1328教学建议:第四节-磁场对通电导线的作用力 联系实际问题 用小磁针估测磁感受应强度 施转的液体 电流天平 会跳舞的弹簧 2021/3/1329教学建议:第五节-磁场对运动电荷的作用力 (1)学习目标 知道什么是洛伦兹力知道当与垂直时,运动电荷受到的洛伦兹力最大,知道与平行时,运动电荷受到的洛伦兹力最小,为零 知道一般情况下的洛伦兹力的公式qvBsin及其导出过程 会应用公式qvB解答有关问题不要求利用公式qvBsin进行复杂计算 会用左手定则判断带电粒子在磁场

20、的受力方向,进而知道带电粒子的运动方向2021/3/1330教学建议:第五节-磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力的方向 教材体现了科学探究和一般思想“观察实验规纳总结形成规律”,做好实验让学生感知运动电荷确实受到磁场的作用力,根据电荷的运动方向、受力方向与安培力进行类比,得出规律左手定则判断洛伦兹力的方向。 教材直接指出洛伦兹力的方向应用左手定则判定我们要强调左手定则四指的方向是指电流的方向,对负电荷一定要注意其运动方向和电流方向相反 与安培力一样,应强调洛伦兹力的方向一定是既与电荷运动方向垂直也与磁场方向垂直,为下一节教学打好基础2021/3/1331教学建议:第五节-磁场对运动电荷的作用力

21、洛伦兹力的大小 教材从安培力公式BIL推导出洛伦兹力公式F洛Bqvsin这一推导过程的注意以下几点洛伦兹力是安培力的微观原因,电流的微观表达nqvs,当B与I垂直时可得F洛Bqv,当B与I不垂直时可对B进行分解,得F洛Bqvsin2021/3/1332教学建议:第五节-磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力的应用 *电视机显象管 注意课本上的思考与讨论,对学生理解显象管工作原理很有帮助,让学生观察显象管及偏转线圈,注意课后思考题:“如果电视机光屏上只有一条亮线,帮障可能出现在什么地方?” *速度选择器 不仅选择速度的大小,而且选择速度的方向,根据电场力与洛伦兹力的平衡解决问题 *磁流体发电机 注意正

22、负电荷的受力与运动方向,知正负极;知何时两极板间电压最大,即电动势均的值。2021/3/1333教学建议:第六节-带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)学习目标 理解带电粒子的初速度方向和磁场方向垂直时,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 理解洛伦兹力对粒子不做功 会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会应用它们解答有关问题 理解质谱仪与回施加速器的工作原理。 2021/3/1334教学建议:第六节-带电粒子在匀强磁场中的运动 粒子作匀速园周运动的原因先观察实验,后理论分析 *F洛与V垂直, *F洛不做功,不改变V的大小 *F洛与V始终在一个平面内2021/3/1335 关于洛伦兹力的应用 洛伦