談理想模型電流元的教學(xué)-精選文檔

1、談理想模型電流元的教學(xué)一、教學(xué)背景人民教育出版社 2010 年 4 月第 3 版的物理選修 3-1 第三章磁場(chǎng)的內(nèi)容安排是這樣的：第一節(jié)磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)一學(xué)時(shí)第二節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度一學(xué)時(shí)第三節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)二學(xué)時(shí)第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 一學(xué)時(shí)第五節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 一學(xué)時(shí)第六節(jié)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 三學(xué)時(shí)這樣的安排也是經(jīng)過編者的深思熟慮得到的結(jié)果， 但是在實(shí)際的教學(xué)中， 很多教師把第一節(jié)磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)與第三節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)合為一學(xué)時(shí)， 第二節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度與第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力合為一學(xué)時(shí)， 認(rèn)為這樣的安排才能使學(xué)生接受起來更容易些，其實(shí)是為了節(jié)省時(shí)間， 抱著與其浪費(fèi)一堂課探究磁感應(yīng)強(qiáng)度，

2、還不如多做一點(diǎn)習(xí)題，還是老的思想，殊不知這樣的安排不僅打亂了這一節(jié)的整個(gè)體系， 而且讓教材編寫者的一片苦心白費(fèi)了。二、教學(xué)案情在這次教研活動(dòng)中， 開課教師的引入方式就很好。 教學(xué)片段如下：師：在高中階段， 我們構(gòu)建了很多理想化的模型， 比如質(zhì)點(diǎn)，伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)電荷，試探電荷，等等。請(qǐng)同學(xué)們回憶一下我們是如何定義電場(chǎng)的強(qiáng)弱的呢？展示多媒體學(xué)生回顧：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義過程 從研究檢驗(yàn)電荷所受場(chǎng)力角度研究場(chǎng)的強(qiáng)弱學(xué)生很容易想到利用小磁針充當(dāng)檢驗(yàn)體。教師引導(dǎo)學(xué)生思考： 如何測(cè)量小磁針受到的力， 如果把小磁針從中間切斷，剩下的是否只有 N極呢？學(xué)生：肯定不是，切斷之后還是兩個(gè)小磁針。教師：N極不能

3、單獨(dú)存在， 因而不可能測(cè)量 N極受力的大小，那么應(yīng)該怎么辦呢？學(xué)生討論 在上節(jié)課的知識(shí)背景下，學(xué)生很容易想到用一段通電導(dǎo)線作為檢驗(yàn)體，教師引入電流元展示多媒體1、檢驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱物體的選取認(rèn)識(shí)一個(gè)模型電流元（理想化模型），相當(dāng)于電場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷，為什么要很短？2、確立檢驗(yàn)體：一小段通電的導(dǎo)線三、研討分析在磁感應(yīng)強(qiáng)度這節(jié)課中，教師設(shè)計(jì)使用試探電荷類比電流元，即 q 類比 IL ，這樣的引入方法不僅讓學(xué)生復(fù)習(xí)了前面的知識(shí)，也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義， 靜電力與磁場(chǎng)力的定義有形式上的一致性， 對(duì)理想模型的構(gòu)建和類比法在物理學(xué)中的應(yīng)用有了更深的印象。教師所構(gòu)建的理想模型“電流元”在建國(guó)以來各

4、個(gè)版本高中物理課本中都未曾出現(xiàn)過這個(gè)物理量，而在這次課改教材中首次提出，并且定義為“物理學(xué)中，把很短一段通電導(dǎo)線中的電流 I 與導(dǎo)線長(zhǎng)度的 L 的乘積 IL 叫做電流元”。 這樣的提法使我們一線教師在教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候， 可以建立電流元這個(gè)理想模型， 用檢驗(yàn)電荷類比電流元這種方法引入磁感應(yīng)強(qiáng)度， 從而避免了以往從公式變化得出磁感應(yīng)強(qiáng)度， 學(xué)生只能死記硬背，并不理解，這樣的引入大大降低了難度，也符合教材編寫者的意圖。四、追根求源教材這樣的安排更能體現(xiàn)出高中物理與大學(xué)物理之間的一致性，趙凱華所著的電磁學(xué)一書中便是這樣引入磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)物理量的：在研究?jī)蓚€(gè)有一定形狀和大小的帶電體之間的靜電相互作用時(shí)，我

5、們可以把它們分割為許多無窮小的帶電元，每個(gè)帶電元看作是點(diǎn)電荷，即有：=把 看作試探電荷，把上式拆為兩部分，即為：= E （電場(chǎng)強(qiáng)度的定義）E= （點(diǎn)電荷和 所在位置產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度公式）依照此法，在磁場(chǎng)的情形里， 我們可設(shè)想把相互作用著的兩個(gè)載流回路分割為許多無窮小的線元，叫做電流元，即： = 把 看成試探電流元，上式拆成兩部分為：（磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式）（閉合回路 在電流元 所在的位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式）【文獻(xiàn)一】由此我們可以看出， 教材作出這樣的安排是有據(jù)可循的， 通過理想模型的構(gòu)建及類比方法的應(yīng)用， 不僅能夠幫助學(xué)生順利形成物理思維， 也為安培力和洛倫茲力的引入埋下伏筆， 在洛倫茲力的公式 f=qvB 中，實(shí)質(zhì)上 qv 即運(yùn)動(dòng)的電荷也是電流元，運(yùn)用理想模型使抽象化的知識(shí)形象化，學(xué)生理解起來的難度便降低了。課改之前的教材在電場(chǎng)強(qiáng)度及磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義中均沒有引入試探電荷、 電流元這兩個(gè)理想模型，只是通過文字?jǐn)⑹鱿雀嬖V學(xué)生什么是電場(chǎng)力、安培力，再說由大量的實(shí)驗(yàn)得知：F=EQ，F(xiàn)=BIL，再由公式變形得到E=F/Q，B=F/IL ，學(xué)生根本不懂什么是電場(chǎng)力、安培力，更不會(huì)懂什么是電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度，只知道是公式變形而來，只要死記硬背就行， 完全不懂概念真正的物理內(nèi)涵，更談不上