高中物理人教版選修3選修3-1第三章第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力教案

中學(xué)物理人教版選修3選修3-1第三章第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)是規(guī)律探究課，在教學(xué)方法上，采納“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，即以學(xué)生為中心，以任務(wù)為載體，把教學(xué)內(nèi)容奇妙地隱含在一個(gè)個(gè)詳細(xì)任務(wù)之中，學(xué)生通過(guò)獨(dú)立或協(xié)作完成任務(wù)，學(xué)習(xí)新學(xué)問(wèn)和新技能.主要特色為：（1）本文設(shè)計(jì)了試驗(yàn)探究安培力的方向與磁場(chǎng)、電流的方向關(guān)系；理論探究安培力大小的表達(dá)式；揭秘電磁軌道炮和了解磁電式電表的工作原理等學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生在任務(wù)解決中學(xué)習(xí)到新學(xué)問(wèn)和新技能.（2）設(shè)計(jì)了分組試驗(yàn)：視察通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力狀況，用不同顏色的筆芯分別代表安培力、磁場(chǎng)和電流的方向，用橡皮泥固定塑料棒，得出這三個(gè)方向的立體關(guān)系，學(xué)生體驗(yàn)到空間關(guān)系構(gòu)建方法.二、教材及前情簡(jiǎn)析本節(jié)教材系人教版物理選修3-1第三章第4節(jié)的內(nèi)容，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——安培力，在教材中起著承上啟下的作用，因?yàn)樗粌H是與上節(jié)學(xué)問(wèn)（磁場(chǎng)性質(zhì)）的聯(lián)系點(diǎn)，而且是學(xué)習(xí)電流表工作原理和推導(dǎo)洛倫茲力公式的基礎(chǔ).安培力方向與電流、磁場(chǎng)方向的關(guān)系的試驗(yàn)探究是采納限制變量法探究物理基本規(guī)律的一節(jié)課，涵蓋了科學(xué)探究的基本因素，有助于培育學(xué)生的物理學(xué)科的核心素養(yǎng).學(xué)生在學(xué)習(xí)本章節(jié)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)，知道了磁體和電流四周磁場(chǎng)的性質(zhì)及特點(diǎn)，了解到磁體間的相互作用、電流四周存在著磁場(chǎng)以及電與磁之間有聯(lián)系.另外，學(xué)生通過(guò)高一物理“必修”課程的學(xué)習(xí)，經(jīng)驗(yàn)了牛頓其次定律等試驗(yàn)探究過(guò)程，已經(jīng)駕馭了變量限制試驗(yàn)探究的一些科學(xué)探討方法，為本節(jié)的探究性學(xué)習(xí)做了鋪墊.鑒于大部分學(xué)生基本功扎實(shí)、已有學(xué)問(wèn)駕馭嫻熟到位，本節(jié)課可以在老師引導(dǎo)下采納“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法完成教學(xué)內(nèi)容.三、教學(xué)目標(biāo)1.文化基礎(chǔ)（1）知道安培力，會(huì)計(jì)算安培力的大?。?）知道安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向都垂直，會(huì)用左手定則推斷安培力的方向；（3）知道磁電式電表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測(cè)量電流大小和方向的基本原理.2.自主發(fā)展（1）經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)磁場(chǎng)中安培力的表達(dá)式，感受邏輯的力氣；（2）通過(guò)學(xué)生分組試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的方向和電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系這一過(guò)程，體驗(yàn)限制變量探究物理規(guī)律的方法。3.社會(huì)參加（1）了解安培力在生產(chǎn)、生活中的作用，培育學(xué)生將科學(xué)技術(shù)服務(wù)于人類社會(huì)的意識(shí)；（2）經(jīng)驗(yàn)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的方向和電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系這一過(guò)程，培育學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)和正確的科學(xué)看法以及責(zé)任心。四、教學(xué)打算演示器材：電動(dòng)機(jī)模型、安培力演示儀（、兩平行的通電直導(dǎo)線安培力演示儀.分組試驗(yàn)器材：會(huì)動(dòng)的鋁箔“天橋”（包括：銅導(dǎo)線、1號(hào)電池組、蹄型磁鐵、導(dǎo)線若干）、橡皮泥、彩色塑料桿（三色）五、教學(xué)過(guò)程【活動(dòng)一】創(chuàng)設(shè)情境，提出本節(jié)課的核心任務(wù)創(chuàng)設(shè)情景（1）演示：電動(dòng)機(jī)模型。（磁鐵、電池、導(dǎo)線、線圈，把線圈搭建在支架上，線圈快速旋轉(zhuǎn)）（2）提出1820年4月，奧斯特在一次講課中，偶然的把導(dǎo)線沿南北方向放置，在一個(gè)帶玻璃罩的指南針的上方，通電時(shí)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了，7月宣布發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)。這個(gè)看似偶然的發(fā)覺(jué)事實(shí)上經(jīng)驗(yàn)了將近二十年的探究。機(jī)會(huì)從來(lái)不會(huì)輕易的出現(xiàn)，他必定是只會(huì)供應(yīng)應(yīng)有打算的人。安培在得到電流磁效應(yīng)的消息時(shí)，反過(guò)來(lái)想：電流對(duì)磁針有力的作用，力都是相互的，磁針確定對(duì)電流也有力的作用，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)證明這個(gè)力的存在。正是這個(gè)力推動(dòng)了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)了電氣化時(shí)代的到來(lái)，為了紀(jì)念安培，后人就以他的名字來(lái)命名了這個(gè)力------安培力。線圈能在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)正是安培力的作用。要想變更線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，必需變更安培力的方向，如何變更安培力的方向呢？設(shè)計(jì)意圖：親自制作的“小玩具”引入新課，學(xué)生感覺(jué)很新穎 ，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛(ài)好，將學(xué)生的留意力集中到課堂。提出課題電磁軌道炮，是一種新式武器，既平安精準(zhǔn)又威力巨大，各國(guó)正在爭(zhēng)相研發(fā)，它與常規(guī)炮彈靠化學(xué)劑的推動(dòng)不同，電磁軌道炮利用的是一種新型的推動(dòng)方式，它的原理是怎樣的呢？這節(jié)課，我們就來(lái)揭秘“電磁軌道炮”?！净顒?dòng)二】試驗(yàn)探究安培力的方向與磁場(chǎng)方向和電流方向的關(guān)系（1）演示：試驗(yàn)變更電流的方向，視察到通電導(dǎo)體棒向另一方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明什么？（生答：安培力的方向發(fā)生了變更）假如電流方向不變變更磁場(chǎng)的方向，視察到導(dǎo)體棒將向另一方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明安培力的方向發(fā)生了變更.（2）提出揣測(cè)：通過(guò)剛才的演示，你認(rèn)為安培力的方向跟哪些因素有關(guān)呢？（生答：安培力方向與磁場(chǎng)、電流方向有關(guān)系）接下來(lái)我們通過(guò)分組試驗(yàn)來(lái)探究安培力方向與磁場(chǎng)、電流方向之間有怎樣的關(guān)系.（3）設(shè)計(jì)方案提問(wèn)：要探討磁場(chǎng)方向、電流方向?qū)Π才嗔Ψ较虻挠绊懀梢苑譃閹状蟛?？（生答：采納限制變量法，分兩大步：第一步是保持電流方向不變，探究安培力與磁場(chǎng)的方向關(guān)系；其次步是保持磁場(chǎng)方向不變，探究安培力與電流方向的關(guān)系）（4）為了便于同學(xué)們記錄三者的方向關(guān)系，為每個(gè)小組打算了紅、黃、綠三色的筆芯桿和一小塊橡皮泥，統(tǒng)一用紅色代表安培力方向，統(tǒng)一用綠色代表磁場(chǎng)的方向，統(tǒng)一用綠色代表電流方向.（5）學(xué)生分組試驗(yàn)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行試驗(yàn)，并用橡皮泥記錄下三者的方向關(guān)系.（6）溝通試驗(yàn)結(jié)果各小組展示自己的記錄結(jié)果（各組做出的結(jié)果都一樣），如圖4所示，安培力的方向與另兩個(gè)量的方向均垂直.（7）歸納、總結(jié)問(wèn)1：變更電流方向，安培力方向會(huì)變更，變更磁場(chǎng)方向，電流方向也會(huì)變更，是不是要做出許多個(gè)“雕塑”，為什么？（生答：不須要，不管是哪種狀況，三個(gè)量之間的空間位置一樣）問(wèn)2：請(qǐng)一位同學(xué)給大家演示一下？（同學(xué)展示他們的“雕塑”）問(wèn)3：的確，雖然電流方向、磁場(chǎng)方向會(huì)影響安培力的方向，但這三個(gè)量方向的相對(duì)位置不變，三個(gè)量的方向關(guān)系是相對(duì)固定的，可以統(tǒng)一用圖4來(lái)表示.以后推斷安培力方向時(shí)，只要拿出雕塑比劃一下就可以，是不是？（生答：是的）問(wèn)4：每天帶著這個(gè)雕塑便利嗎？（生答：不便利）問(wèn)5：有沒(méi)有更簡(jiǎn)潔的方法表達(dá)這個(gè)關(guān)系呢？最好是什么都不帶就能把它們的關(guān)系表述清晰？（學(xué)生陷入思索中）（引導(dǎo)）問(wèn)6：前面我們學(xué)過(guò)右手螺旋定則，來(lái)表達(dá)電流方向和磁場(chǎng)的關(guān)系，這個(gè)方法很簡(jiǎn)潔的，我們能不能也類似的用手來(lái)表達(dá)這種關(guān)系呢？（8）提煉規(guī)律（學(xué)生興奮地用左手在磁場(chǎng)中不斷嘗試）得到左手定則（內(nèi)容略）.（9）應(yīng)用規(guī)律①推斷以下幾種狀況的安培力方向（老師請(qǐng)同學(xué)拿出左手推斷）②兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用.在什么狀況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么狀況下相互排斥？（引導(dǎo)學(xué)生先理論分析，得到同向電流相互吸引，反向電流相互排斥.再用試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)裝置）（10）提出探究分任務(wù)二：在剛才的試驗(yàn)中，我們僅僅變更了電流和磁場(chǎng)的方始終探討安培力，假如我們變更的是電流或磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生哪？我們不妨試一試！設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生分組試驗(yàn)探究，經(jīng)驗(yàn)規(guī)律發(fā)覺(jué)過(guò)程，嘗試用“左手”歸納推斷安培力方向的方法，可以讓學(xué)生最大程度的參加課堂；②借助小工具立體呈現(xiàn)三個(gè)量的方向關(guān)系，體驗(yàn)空間關(guān)系構(gòu)建方法.【活動(dòng)三】理論探究安培力大小的表達(dá)式（1）老師演示：變更電流大小、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度的，夾角等I得到安培力大小與I、B、θ的定性關(guān)系，同時(shí)布置課下任務(wù)，探究安培力與導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。（2）回顧B的定義提問(wèn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度是怎樣定義的？（生答：B=FIL）問(wèn)2：對(duì)導(dǎo)線的放置有什么要求？（生答：要求導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置）問(wèn)3：假如導(dǎo)線平行磁場(chǎng)放置，安培力是多大？（生答：零）問(wèn)4：假如導(dǎo)線與磁場(chǎng)既不平行也不垂直，安培力是多大？（介于零和垂直放置之間）下面，請(qǐng)同學(xué)們推導(dǎo)安培力的表達(dá)式.（2）理論推導(dǎo)特別狀況問(wèn)1：如圖6（a），當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)，安培力大??？問(wèn)2：當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)放置時(shí)，安培力大??？（這兩種狀況，學(xué)生一般沒(méi)有問(wèn)題）（3）理論推導(dǎo)一般狀況如圖6（b），假如磁場(chǎng)與電流成θ角時(shí)，安培力表達(dá)式怎樣？請(qǐng)各小組先探討，并給出結(jié)論？（學(xué)生探討后給出兩種方法，一種是分解B，另一種分解L，得到相同的結(jié)果F=BILsinθ，并相識(shí)到垂直和平行是兩種特別狀況.）設(shè)計(jì)說(shuō)明：在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，學(xué)生經(jīng)驗(yàn)了試驗(yàn)探究的過(guò)程，所以此處只進(jìn)行演示得到定性關(guān)系、理論探究推導(dǎo)出安培力大小的定量表達(dá)式?！净顒?dòng)四】學(xué)以致用視察磁電式電表，讓學(xué)生視察磁鐵、鋁框、線圈、螺旋彈簧、極靴、指針、鐵質(zhì)圓柱等構(gòu)件，了解它們之中哪些是固定的，哪些是可以動(dòng)的。分組探討（屏幕上顯示如下問(wèn)題）問(wèn)1：表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？問(wèn)2：線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的？問(wèn)3：線圈為什么不能始終轉(zhuǎn)動(dòng)