物理选修磁场章节教学设计范文

**一、课程基本信息**课程名称：高中物理选修3-1章节名称：第三章磁场课时安排：6课时（含实验2课时）授课对象：高二理科生设计理念：以“实验探究”为核心，通过“类比电场”建立磁场概念体系，注重“科学思维”与“生活应用”的融合，落实“物理核心素养”（物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任）。**二、教材与学情分析****1.教材分析**本章是电磁学的核心章节，承接“电场”（选修3-1第一章），铺垫“电磁感应”（选修3-2第一章），具有“承上启下”的作用。内容包括：磁场的基本概念（磁感应强度、磁感线）、磁场对电流的作用力（安培力）、磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）及应用（如回旋加速器、质谱仪）。教材通过“实验探究”（奥斯特实验、通电导线受力实验、阴极射线管实验）引出概念，强调“比值定义法”（磁感应强度）、“类比法”（与电场强度对比）、“左手定则”（方向判断）等科学方法，注重理论与实际的联系（如电磁起重机、磁悬浮列车）。**2.学情分析**知识基础：学生已学过“电场”（电场强度、电场线、静电力），具备“类比思维”的基础；但对“磁场”的认识仅停留在“指南针”“磁铁”等生活经验，缺乏抽象概念（如磁感应强度）的构建能力。能力特点：高二学生具备一定的“实验操作能力”和“逻辑推理能力”，但对“矢量方向”（如磁场方向、安培力方向）的判断易混淆，对“洛伦兹力不做功”的理解需通过实例强化。学习难点：①磁感应强度的矢量性；②安培力、洛伦兹力的方向判断（左手定则的应用）；③洛伦兹力与安培力的关系。**三、教学目标****1.知识与技能**理解磁场的基本性质（对磁体、电流、运动电荷的作用力）；掌握磁感应强度的定义（比值法）及单位（特斯拉）；掌握磁感线的特点（闭合、不相交、切线方向为磁场方向）；掌握安培力的大小（\(F=BIL\sin\theta\)）及方向（左手定则）；掌握洛伦兹力的大小（\(f=qvB\sin\theta\)）及方向（左手定则），理解其“不做功”的特点；了解磁场的应用（如电磁起重机、回旋加速器、质谱仪）。**2.过程与方法**通过“奥斯特实验”“通电导线受力实验”，培养“实验探究”能力；通过“类比电场强度”构建“磁感应强度”，培养“类比思维”；通过“左手定则”的应用，培养“矢量方向判断”的逻辑思维；通过“洛伦兹力应用”的分析，培养“理论联系实际”的能力。**3.情感态度与价值观**通过“奥斯特发现电流的磁效应”的历史故事，激发对“科学探究”的兴趣；通过“磁场在生活中的应用”（如磁悬浮列车），体会物理知识的“实用价值”；通过“回旋加速器”的发明（劳伦斯），感受科学家的“创新精神”。**四、教学重难点**重点：①磁感应强度的定义；②安培力、洛伦兹力的大小与方向；③左手定则的应用。难点：①磁感应强度的矢量性；②洛伦兹力方向的判断（电荷正负的影响）；③洛伦兹力不做功的理解。**五、教学方法**实验探究法：通过“奥斯特实验”“通电导线受力实验”“阴极射线管实验”，让学生亲身体验磁场的性质；类比法：将“磁感应强度”与“电场强度”对比，降低抽象概念的学习难度；问题引导法：通过“为什么用比值法定义磁感应强度？”“洛伦兹力为什么不做功？”等问题，引导学生深度思考；多媒体辅助法：用动画展示“磁感线的形状”“安培力的方向”“洛伦兹力的偏转”，增强直观性。**六、教学过程设计（以第1课时为例）****第1课时：磁场的基本概念与磁感应强度****1.情境导入（5分钟）**问题情境：展示“指南针”“磁悬浮列车”“电磁起重机”的图片，提问：“这些现象都与什么有关？”（学生回答：磁场）；历史故事：讲述“奥斯特实验”（1820年，奥斯特发现通电导线使小磁针偏转），强调“电流的磁效应”是磁场存在的证据。**2.实验探究（15分钟）**实验1：奥斯特实验器材：电源、导线、小磁针；操作：将通电导线平行放置在小磁针上方，观察小磁针的偏转方向；结论：电流周围存在磁场（磁场的基本性质：对放入其中的磁体有力的作用）。实验2：通电导线在磁场中的受力器材：蹄形磁铁（匀强磁场）、通电导线、弹簧测力计；操作：改变电流方向、磁场方向、导线长度、电流大小，记录弹簧测力计的示数；结论：①通电导线在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向有关；②受力大小与导线长度（\(L\)）、电流大小（\(I\)）成正比。**3.概念建立（15分钟）**磁场的定义：磁体、电流周围存在的一种特殊物质，其基本性质是对放入其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用。磁感应强度（\(B\)）的定义类比电场强度（\(E=F/q\)），提出“用比值法定义磁感应强度”；定义式：\(B=F/(IL)\)（条件：导线与磁场方向垂直，\(\theta=90^\circ\)）；单位：特斯拉（\(T\)），\(1T=1N/(A·m)\)；矢量性：方向与小磁针静止时N极的指向一致（或磁场对电流的作用力方向用左手定则判断）。**4.巩固应用（8分钟）**例题1：一根长0.2m的通电导线，电流为5A，垂直放入磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，求导线受到的安培力大小。（答案：\(F=BIL=0.4×5×0.2=0.4N\)）例题2：小磁针静止时N极指向右方，说明该点的磁场方向是______（右方）；若将通电导线垂直于磁场方向放入，电流方向向上，則安培力方向是______（用左手定则判断：垂直于电流和磁场方向，向里）。**5.总结提升（2分钟）**总结：磁场的基本性质、磁感应强度的定义（比值法）、方向判断（小磁针N极指向）；作业：①完成课本P85练习1、2；②查阅“磁悬浮列车”的工作原理（与磁场对电流的作用力有关）。**七、实验设计（第2课时：磁感线与安培力）****1.实验名称**：探究磁感线的形状器材：铁屑、蹄形磁铁、玻璃板、白纸；操作：将玻璃板放在磁铁上方，撒上铁屑，轻敲玻璃板，观察铁屑的排列；结论：磁感线是闭合曲线（磁铁外部从N极到S极，内部从S极到N极），不相交，切线方向为磁场方向。**2.实验名称**：探究安培力的方向器材：蹄形磁铁、通电导线、电源、开关；操作：改变电流方向（正、反）、磁场方向（N极在上、在下），观察导线的偏转方向；结论：安培力的方向与电流方向、磁场方向垂直（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）。**八、教学评价****1.过程性评价**实验操作：评价学生的实验参与度（如铁屑排列的观察、导线偏转方向的记录）；课堂发言：评价学生对“磁感应强度定义”“左手定则”的理解（如回答“为什么用比值法定义B？”）；小组讨论：评价学生对“洛伦兹力与安培力关系”的分析（如“安培力是洛伦兹力的宏观表现”）。**2.总结性评价**作业批改：检查学生对“磁感应强度计算”“安培力方向判断”的掌握情况；测试题：设计选择题（如“磁感应强度的矢量性”）、计算题（如“安培力大小的计算”）、简答题（如“洛伦兹力为什么不做功？”），评估知识目标的达成度。**九、教学反思****1.成功之处**实验探究激发了学生的兴趣（如铁屑排列成磁感线形状时，学生表现出强烈的好奇心）；类比法降低了“磁感应强度”的学习难度（学生能快速联系“电场强度”的定义，理解比值法的意义）；左手定则的应用通过“实验+练习”强化，学生能准确判断安培力的方向（如例题2的正确率达90%）。**2.改进方向**部分学生对“磁感应强度的矢量性”理解不深（如认为“B的方向是安培力的方向”），需在后续课时中通过“矢量分解”（如\(F=BIL\sin\theta\)中的\(\theta\)是电流与磁场的夹角）进一步强化；实验时间安排较紧（如“磁感线的形状”实验中，部分学生未完成铁屑的排列），需提前准备好实验器材，缩短操作时间；对“洛伦兹力不做功”的理解，需通过“功的定义”（\(W=Fs\cos\alpha\)，\(\alpha=90^\circ\)时\(W=0\)）结合“速度方向变化”的实例（如电子在磁场中的圆周运动）加深理解。**十、板书设计**第三章磁场第1课时磁场的基本概念与磁感应强度1.磁场的基本性质：对磁体、电流、运动电荷有力的作用；2.磁感应强度（\(B\)）：定义：\(B=F/(IL)\)（\(\theta=90^\circ\)，比值法）；单位：特斯拉（\(T\)）；矢量性：方向与小磁针N极指向一致；3.左手定则（安培力方向）：掌心对磁场，四指对电流，拇指对安培力。**十一、拓展延伸**生活应用：介绍“电磁起重机”（利用安培力搬运钢铁）、“磁悬浮列车”（利用磁场对电流的排斥力实现悬浮）；科学史：讲述“奥斯特实验”的历史背景（寻找电与磁的联系），强调“偶然中的必然”（奥斯特坚持实验探究）；前沿科技：介绍“回旋加速器”（利用洛伦兹力使粒子做圆周运动，多次加速）、“质谱仪”（利用洛伦兹力偏转分离不同质量的粒子）。**十二、教学资源**教材：人教版高中物理选修3-1；实验器材：蹄形磁铁、通电导线、铁屑、小磁针、