《探究磁场对电流的作用》教学设计

《探究磁场对电流的作用》教学设计晋江市南侨中学方志军2020.12.10高二（1）教材分析：1、本节是在初中物理的基础上进一步探究通电导线在磁场中受力的问题。教材安排了两个实验探究活动，分别研究安培力的方向和大小。定性研究决定安培力大小的因素是本节的重点，教材利用安培力演示仪，采用控制变量的方法进行实验探究，可以帮助学生理解安培力的计算方法。本节课所涉及的物理研究方法也比较丰富和重要。2、本节在学生对安培力的方向已经有了初步认识的基础上，以小实验引入，激发学生兴趣；激发学生思考、讨论；以总结左手定则为目标，解决安培力方向的问题。接着，重点探究决定安培力大小的因素，讨论采用控制变量法进实验探究，得出通电导线垂直磁感应强度方向放置时，通电导线所受到匀强磁场的安培力的计算公式。最后讨论电流方向与磁场方向不相互垂直的情况，学习安培力的一般计算公式。二、学情分析1、通过初中阶段的学习，学生对安培力的方向已经有了初步认识。2、学生已经学过电场，知道研究场性质的基本方法。、3、学生已有一定的物理学科研究方法，如观察实验、控制变量法、类比方法、从实验现象中总结规律等，可以实现教材渗透的方法教育意图。4、学生属于对物理学科具有浓厚兴趣、对物理问题进行探究具有浓厚兴趣的高二理科班学生。所以，充分调动他们的积极性，进行充分的理论探究与实验探究，是可行和有效的。三、教学目标：1、物理观念通过对模型的抽离，明确安培力的概念；通过迷你电磁炮的实物演示，利用学生探究安培力方向的探究；猜想安培力的大小有关因素，利用控制变量法进行实验探究，定性的得出与磁场的强弱，电流的大小，通电直导线的有效长度三者的关系，理解左手定则，会用左手定则熟练地判定安培力的方向。采用控制变量的方法进行实验探究，理解安培力的计算。2、科学的思维在学习过程中，学生是学习的主体，要促使学生充分发挥主观能动性，积极参与到学习中来，主动生疑，主动质疑，主动思疑，主动解疑；以科学灵活的授课方式让学生体会科学探究的过程，并充分参与探究过程，培养学生科学的思维方式。3、实验探究（1）通过学生自己探索磁场对电流作用的实验，培养学生总结归纳物理规律的能力。（2）通过左手定则的学习，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。（3）通过用实验探究影响安培力大小因素，学习用“控制变量法”研究问题的方法。4.科学方法教育学生通过观察实物一步一步展开探究，进而抽象出磁场对电流作用的模型，根据猜想，设计出力的大小方向的相关因素验证实验，这种建立模型、探究模型运动规律的科学方法，进一步激发学生探究问题的兴趣，培养学生的实验探究能力，处理数据能力，总结归纳能力，让学生养成良好的科学态度。重点、难点及解决办法1、重点（1）掌握左手定则。（2）理解磁场对电流的作用大小的决定因素，掌握电流与磁场垂直时，安培力大小为F=BIL。2、难点：对左手定则的理解及其实际应用3、解决方法以学生实验为突破口，引导学生掌握电流在磁场中所受安培力大小的决定因素；反复地借助实验来理解左手定则，建立磁场方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景。课时安排1课时六、教具学具准备1、学生分组活动实验用具：电池盒蹄形磁铁滑动变阻器安培力测示仪2、教师演示实验用具：电磁轨道炮模型，铜棒，平行金属导轨，电池盒，蹄形磁铁，安培力大小演示仪七、教学过程1.引入：有趣小实验，通电灯丝会跳舞和平行金属导轨在磁场中运动。问题一：为什么灯丝和导体棒会运动？2.定义安培力：物理学将磁场对电流的作用力称为安培力．力是矢量，有大小有方向，先探讨安培力的方向与哪些因素有关？学生猜想：磁场方向，电流方向3.学生分组实验，分别改变电流，改变磁场，电流和磁场均发生改变。学生讨论，可能会出现列表法等情况。4.科学探究——安培力的方向通电导线在磁场中所受安培力的方向，与导线、磁感应强度的方向都垂直，它的方向可用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(如图)（1）．安培力方向、磁场方向、电流方向三者之间满足左手定则．F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面．磁场方向和电流方向不一定垂直．用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心．（2）．判断电流磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则．5.跟踪训练判断通电导线在磁场中的受力方向：6.刚研究了安培力的方向，下面探讨力的大小。实验证明，导体棒平行磁场方向放入磁场中，不受安培力的作用，垂直磁场方向放入磁场中，所受安培力是最大的，本节课我们只探讨垂直的情况。问题：同学们探讨猜想安培力的大小可能与哪些因素有关？学生讨论回答：可能磁场强弱，电流大小，导体棒的有效长度（控制变量法）学生探究安培力的大小与电流强度大小和磁场影响。导体棒的有效长度影响用演示。总结：精确实验表明，安培力的大小与B成正比，与I成正比，与L成正比，当取国际单位制时，可以得到F=BIL。强调条件：当B和I垂直时。跟踪训练电磁炮原理如下图，整个装置可以把质量为20g弹体（包括金属杆的质量）发射出去。若轨道宽2m，金属杆上电流为10A，磁感应强度为1T，经过t=