1.1磁场对通电导线的作用力（教学设计）高二物理（人教版2019选择性）

1.1磁场对通电导线的作用力教学设计备课人学科物理课题1.1磁场对通电导线的作用力教学内容分析安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力、电流和磁感应强度(磁场)三者方向的空间关系是本节的难点。教学中要关注学生已有的基础知识，把新知识与学生已有的知识结合起来。从物理观念这个角度讲，安培力这个概念属于物质观和相互作用观的内容。前面学习过库仑力，知道库仑力的大小和方向。安培力与库仑力有相似之处，它们都是场力。电场对电荷的作用力是库仑力，磁场对电流的作用力是安培力。教学中要抓住这两个概念相似的地方适时帮助学生建立场的物质观。另外，库仑力与安培力也有不同的地方。库仑力的方向为：正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，负电荷的受力方向与电场强度的方向相反；而安培力的方向不仅与磁感应强度的方向不同，而且与磁场和电流不在同一个平面内，这是本节课的难点。教学中通过实验，让学生直观地认识到安培力的方向与磁感应强度和电流的方向有关，同时在实验中，用三维坐标图呈现它们的关系，通过实验分析得出安培力的方向与磁场和电流所决定的平面垂直。安培力的方向一定与电流和磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度方向垂直时，安培力最大。对此，学生常常混淆，例如，在解决实际问题时误以为安培力、电流、磁感应强度一定是两两垂直的。另外，空间想象力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂三维图，认识简单物体的三视图，需要一定量的训练巩固。通过本节课的学习有助于学生加深对磁场的物质观、磁场对电流的相互作用观的认识。学情分析磁场对通电导线的作用力是电磁学中的一个重要概念。对于学生来说，这既是重点也是难点。由于磁场和电流都是无形的物质，因此学生可能很难直观理解它们之间的相互作用。此外，磁场对通电导线的力是一个涉及到方向和大小的问题，需要学生有较高的空间想象力和数学分析能力。在学习过程中，一些学生可能会对“安培力”的方向和大小计算感到困惑，需要更多的练习和指导。教学目标1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。教学重难点1、教学重点：安培力的方向和大小2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课导入下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？磁场强弱如何描述？在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？根据所学知识回答是通电导线在磁场中受到力的作用。、回顾磁场强弱的描述方式。根据预习回答问题巩固前面所学的知识，为后面学习打下基础。为后面学习打下基础。引出学习主题新课教学一、安培力的方向（一）研究安培力的方向与哪些因素有关请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？猜想：磁感应强度方向、电流方向.实验方案：1.实验方法：控制变量法2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。（2）改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。.....在学生提出实验的基础上让学生观看实验视频，规范实验操作。实验结论：众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。左手定则你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？左手定则：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；让磁感线从掌心垂直进入，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。立体图转平面图研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？当电流与磁场方向夹角为θ时:F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I不一定垂直.现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。用学过的知识加以分析学生提出自己猜想然后提出实验方案设计实验步骤观看实验视频，然后进行实验。提出自己的判断方法，然后跟其他同学交流。回答电流方向与磁场方向的左手定则处理方法。学生解答通电导线的相互作用规律。锻炼学生实验设计能力实际动手，提升实验能力培养学生实验总结归纳能力学以致用，综合使用能力提升学生分析问题能力二、安培力的大小安培力大小在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？然后总结：（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:思路：变不垂直成垂直法一：分解磁感应强度BF=B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)法二.投影导线F=BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)综上所述，F=BIL中L有什么要求？（4）对安培力大小计算公式的深刻理解①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．（二）安培力大小的计算然后展示下面的例题：（三）技巧点拨应用安培力公式F＝IlBsinθ解题的技巧应用公式F＝IlBsinθ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsinθ理解为有效磁感应强度或将lsinθ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。学生回答出前两种情况的，然后思考并尝试回答问题。回答L的要求。解答例题并展示答案总结做题技巧学生提升思考分析问题能力。理解公式的应用学以致用提升学生对公式的应用能力三、安培力的实际应用（一）磁电式电流表现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？电动机播放视频扬声器播放视频电磁炮播放视频回答磁电式电流表偏转的原因。学生回答问题学生回答问题回答分析电动机、扬声器、电磁炮的原理提升学生分析问题能力对安培力有更深的理解加深对安培力的应用分析学会分析问题课堂总结板书设计第1节磁场对通电导线的作用作业设计作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。教学反思与评价教学方法：为了帮助学生更好地理解磁场对通电导线的作用，可以采用多种教学方法。例如，可以使用直观的实验来展示磁场对通电导线的力，帮助学生建立感性认识。还可以通过制作动态模型或动画来模拟磁场和电流的相互作用，帮助学生理解力的方向和大小。习题练习：针对学生容易出错的地方，可以设计一些有针对性的习题，让学生反复练习，加深对安培力方向和大小计算的理解。同时，可以引导学生自己尝试总结解题思路和方法，培养他们的自主学习能力。实验教学：实验是帮助学生理解磁场对通电导线作用的有效途径。通过实验，学生可以观察到磁场和电流的相互作用，加深对安培力的理解。在教学过程中，应尽可能地安排实验环节，让学生亲自动手实验，体验科学的乐趣。评价与反馈：在教学过程中，教师应及时评价学生的学习情况，发现问题并及时反馈给学生