2024年 第九章 第1講 磁場的描述及磁場對電流的作用教案 魯科版選修3-1

2024年第九章第1講磁場的描述及磁場對電流的作用教案魯科版選修3-1主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容本講的教學(xué)內(nèi)容源自魯科版選修3-1第九章，主要包括磁場的描述和磁場對電流的作用兩個(gè)部分。

首先，學(xué)生將學(xué)習(xí)磁場的描述。這部分內(nèi)容涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁通量密度等概念，要求學(xué)生掌握磁場的基本性質(zhì)和磁場的量化描述方法。

其次，學(xué)生將學(xué)習(xí)磁場對電流的作用。這部分內(nèi)容包括安培力、洛倫茲力等，要求學(xué)生了解磁場對電流的作用規(guī)律，并能運(yùn)用這些規(guī)律解決實(shí)際問題。

在教學(xué)過程中，我將引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察磁場的性質(zhì)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析磁場對電流的作用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維。同時(shí)，我會(huì)結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例，幫助學(xué)生理解磁場在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和社會(huì)責(zé)任感。核心素養(yǎng)目標(biāo)本章節(jié)的教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，主要包括以下三個(gè)方面：

1.科學(xué)思維：通過學(xué)習(xí)磁場的描述和磁場對電流的作用，學(xué)生能夠建立物理模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析物理問題，培養(yǎng)邏輯推理和科學(xué)論證的能力。

2.實(shí)驗(yàn)與探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察磁場的性質(zhì)，學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)證研究，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究精神。

3.社會(huì)應(yīng)用：通過了解磁場在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合，提高解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)對科學(xué)的社會(huì)責(zé)任感。學(xué)情分析本講的教學(xué)內(nèi)容涉及磁場的描述和磁場對電流的作用，對于選修3-1的學(xué)生來說，這部分內(nèi)容具有一定的難度。為了更好地進(jìn)行教學(xué)，我對學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行了分析。

首先，學(xué)生在知識層面上，已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁學(xué)的基本概念，如電場、電流等，對磁場有一定的了解。但是，對于磁場的描述和磁場對電流的作用，部分學(xué)生可能存在模糊不清的問題。因此，我在教學(xué)中會(huì)重點(diǎn)講解這部分內(nèi)容，并通過實(shí)例讓學(xué)生加深對磁場性質(zhì)的理解。

其次，在能力層面上，大部分學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)分析能力，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題。然而，在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析磁場對電流的作用時(shí)，部分學(xué)生可能存在一定的困難。針對這一情況，我會(huì)引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)際操作、圖形演示等方式，幫助他們更好地理解和應(yīng)用相關(guān)公式。

再者，在素質(zhì)方面，大部分學(xué)生對物理學(xué)科感興趣，學(xué)習(xí)態(tài)度較為端正。但是，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生恐懼心理，認(rèn)為物理難以掌握。針對這一問題，我會(huì)注重培養(yǎng)學(xué)生的自信心，鼓勵(lì)他們積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作，從而提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

此外，學(xué)生在行為習(xí)慣方面表現(xiàn)各異。部分學(xué)生課堂紀(jì)律較好，能夠認(rèn)真聽講、主動(dòng)提問；而部分學(xué)生在課堂注意力不集中，容易走神。針對這一情況，我會(huì)采取多種教學(xué)手段，如提問、小組討論等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度。

最后，在課程學(xué)習(xí)方面，學(xué)生對于理論知識的掌握較好，但在將理論知識應(yīng)用于實(shí)際問題解決時(shí)，部分學(xué)生存在一定的困難。因此，在教學(xué)過程中，我會(huì)注重將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過實(shí)例分析、實(shí)驗(yàn)操作等方式，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.軟硬件資源：多媒體投影儀、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)桌、實(shí)驗(yàn)儀器（磁鐵、電流表、導(dǎo)線等）。

2.課程平臺：學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，用于上傳教學(xué)課件、習(xí)題和補(bǔ)充資料。

3.信息化資源：教學(xué)課件、視頻動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件等。

4.教學(xué)手段：講解、演示、實(shí)驗(yàn)、小組討論、問題解答等。

5.輔助材料：教材、參考書、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、練習(xí)題等。

6.在線資源：科學(xué)新聞、研究論文、教育博客等，用于擴(kuò)展學(xué)生視野。

7.互動(dòng)平臺：課堂互動(dòng)提問系統(tǒng)，用于學(xué)生實(shí)時(shí)反饋和提問。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-通過一個(gè)簡單的磁鐵吸引鐵屑的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察磁場的存在和作用。

-提問：“你們聽說過磁場嗎？磁場有哪些特點(diǎn)和作用？”

-引入本節(jié)課的主題：“今天我們將深入學(xué)習(xí)磁場的描述和磁場對電流的作用。”

2.新課講授（15分鐘）

-第一條：講解磁場的描述

-介紹磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁通量密度等概念。

-舉例說明如何通過實(shí)驗(yàn)測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。

-第二條：講解磁場對電流的作用

-介紹安培力和洛倫茲力的概念。

-以實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫為例，展示磁場對電流的作用規(guī)律。

-第三條：應(yīng)用實(shí)例分析

-分析電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作原理，說明磁場在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。

3.實(shí)踐活動(dòng)（10分鐘）

-實(shí)驗(yàn)一：測量磁感應(yīng)強(qiáng)度

-學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用電流表和導(dǎo)線測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。

-實(shí)驗(yàn)二：制作簡易電動(dòng)機(jī)

-學(xué)生動(dòng)手制作簡易電動(dòng)機(jī)，觀察磁場對電流的作用。

-實(shí)驗(yàn)三：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用

-學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)儀器，觀察磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

-討論一：磁場如何影響電流的方向？

-學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論知識，討論磁場對電流方向的影響。

-討論二：如何解釋電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作原理？

-學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論知識，解釋電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作原理。

-討論三：磁場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用有哪些？

-學(xué)生舉例說明磁場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，如磁懸浮列車、磁性存儲等。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

-回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)磁場的描述和磁場對電流的作用。

-提問：“你們學(xué)到了什么？還有哪些問題？”

-提醒學(xué)生課后進(jìn)行復(fù)習(xí)和作業(yè)。

總用時(shí)：45分鐘知識點(diǎn)梳理1.磁場的描述

-磁感應(yīng)強(qiáng)度：表示磁場強(qiáng)度的物理量，單位為特斯拉（T）。

-磁通量：磁場穿過某一面積的總量，單位為韋伯（Wb）。

-磁通量密度：表示單位面積上磁通量的多少，單位為特斯拉（T）。

2.磁場對電流的作用

-安培力：電流在磁場中受到的力，方向垂直于電流和磁場的平面。

-洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力，方向垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場平面。

3.電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作原理

-電動(dòng)機(jī)：利用電流在磁場中受力原理，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

-發(fā)電機(jī)：利用電磁感應(yīng)原理，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

4.磁場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-磁懸浮列車：利用磁力懸浮技術(shù)，減小摩擦力，提高運(yùn)行速度。

-磁性存儲：利用磁性材料記錄和存儲信息，如硬盤、磁帶等。

5.磁場與電流的相互作用

-右手定則：用于判斷電流在磁場中受力的方向。

-法拉第電磁感應(yīng)定律：描述磁場變化時(shí)產(chǎn)生的電流。

6.磁場的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法

-利用電流表、磁場計(jì)等儀器測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。

-通過實(shí)驗(yàn)觀察磁場對電流的作用，如電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)。

7.磁場的性質(zhì)和特點(diǎn)

-磁場具有方向性、大小和分布特性。

-磁場線用于表示磁場的分布，磁感線是閉合的。

8.磁場的數(shù)學(xué)表達(dá)和公式

-磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：B=μ?μ?I/2πr

-洛倫茲力的計(jì)算公式：F=q(v×B)

9.磁場的物理意義和應(yīng)用實(shí)例

-磁場對生物體的影響：如地球磁場對鳥類遷徙的指引。

-醫(yī)學(xué)應(yīng)用：磁共振成像（MRI）技術(shù)，利用磁場和無線電波獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。

10.磁場與電流的相互作用原理

-安培力的計(jì)算公式：F=BILsinθ

-法拉第電磁感應(yīng)定律：E=-dΦ/dt課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)

-磁場是客觀存在的物質(zhì)，可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁通量密度等物理量來描述。

-磁場對電流的作用表現(xiàn)為安培力和洛倫茲力，這些力可以通過右手定則來判斷方向。

-電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)是磁場對電流作用的應(yīng)用實(shí)例，分別將電能和機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

-磁場在現(xiàn)代科技中有廣泛的應(yīng)用，如磁懸浮列車、磁性存儲等，這些應(yīng)用基于磁場的性質(zhì)和特點(diǎn)。

-磁場與電流的相互作用可以通過安培力和法拉第電磁感應(yīng)定律來定量描述。

-磁場的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法是研究磁場的基礎(chǔ)，通過這些方法可以深入了解磁場的特性和行為。

-磁場的物理意義和應(yīng)用實(shí)例展示了磁場在自然界和人類社會(huì)中的重要作用。

2.當(dāng)堂檢測

-填空題：

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是_______。

2.洛倫茲力的方向垂直于_______。

3.電動(dòng)機(jī)將_______轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

4.磁懸浮列車?yán)昧舜艌龅腳______特性。

-選擇題：

1.安培力的方向可以用右手定則判斷，當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時(shí)，安培力的方向是_______。

2.下列哪一項(xiàng)不是磁場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用？_______

-計(jì)算題：

1.一個(gè)電流為2安培的導(dǎo)線，放置于磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5特斯拉，求導(dǎo)線受到的安培力。

2.一根長直導(dǎo)線通電時(shí)，周圍產(chǎn)生的磁場如何分布？請用文字描述。

-論述題：

1.結(jié)合實(shí)例說明磁場對電流的作用規(guī)律。

2.討論磁場在生活中的應(yīng)用，并分析其工作原理。教學(xué)反思與總結(jié)今天上的這節(jié)課，我主要是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)磁場的描述和磁場對電流的作用。在教學(xué)過程中，我嘗試采用了多種教學(xué)方法和策略，希望能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些知識點(diǎn)。

首先，我在導(dǎo)入新課時(shí)，通過一個(gè)簡單的磁鐵吸引鐵屑的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察磁場的存在和作用，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在講授新課內(nèi)容時(shí)，我詳細(xì)解釋了磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁通量密度等概念，并通過實(shí)例讓學(xué)生加深對磁場性質(zhì)的理解。在實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，我設(shè)計(jì)了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，觀察磁場對電流的作用規(guī)律。在小組討論環(huán)節(jié)，我引導(dǎo)學(xué)生圍繞磁場對電流的作用展開討論，鼓勵(lì)他們提出自己的觀點(diǎn)和看法。

然而，我也發(fā)現(xiàn)了一些存在的問題和不足。比如，在講解磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對于磁場的直觀理解還有一定的困難，他們對于磁感線的概念和磁場分布的理解還不夠清晰。此外，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理還有一定的生疏，需要我在今后的教學(xué)中加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。

針對這些問題和不足，我計(jì)劃在今后的教學(xué)中進(jìn)行一些改進(jìn)。比如，我可以借助多媒體動(dòng)畫和模型，讓學(xué)生更直觀地理解磁場的性質(zhì)和分布。我還可以增加一些課后習(xí)題和實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在課后繼續(xù)鞏固和深化對磁場性質(zhì)的理解。此外，我還會(huì)加強(qiáng)對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)，提高他們的實(shí)驗(yàn)技能。典型例題講解例題一：

題目：一個(gè)長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，求導(dǎo)線周圍的磁場分布。

解答：

根據(jù)安培定律，直導(dǎo)線周圍的磁場分布可以用畢奧-薩伐爾定律來計(jì)算。對于長度為L的直導(dǎo)線，其磁場在距離導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以表示為：

B=μ?μ?I/(2πr)

其中，μ?是真空中的磁導(dǎo)率，μ?是導(dǎo)線材料的相對磁導(dǎo)率，I是導(dǎo)線中的電流。

將電流方向向上，我們可以得到磁場分布的示意圖。磁場在導(dǎo)線周圍形成一個(gè)環(huán)狀分布，其強(qiáng)度隨著距離的增加而減小。

例題二：

題目：一個(gè)長直導(dǎo)線通電時(shí)，周圍產(chǎn)生的磁場如何分布？請用文字描述。

解答：

一個(gè)長直導(dǎo)線通電時(shí)，周圍產(chǎn)生的磁場分布可以用畢奧-薩伐爾定律來計(jì)算。磁場在導(dǎo)線周圍形成一個(gè)環(huán)狀分布，其強(qiáng)度隨著距離的增加而減小。磁場線從導(dǎo)線的一端出發(fā)，沿徑向向外延伸，形成閉合的磁場線分布。

例題三：

題目：一個(gè)電流為2安培的導(dǎo)線，放置于磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5特斯拉，求導(dǎo)線受到的安培力。

解答：

根據(jù)安培力公式，導(dǎo)線受到的安培力F可以表示為：

F=BIL

其中，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線長度。將給定的值代入公式，得到：

F=0.5特斯拉×2安培×L

由于題目中沒有給出導(dǎo)線的長度，所以無法直接計(jì)算出安培力的具體數(shù)值。但是，我們可以通過這個(gè)公式來計(jì)算不同長度導(dǎo)線受到的安培力。

例題四：

題目：一個(gè)長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，求導(dǎo)線周圍的磁場強(qiáng)度分布。

解答：

根據(jù)畢奧-薩伐爾定律，直導(dǎo)線周圍的磁場強(qiáng)度分布可以用以下公式計(jì)算：

B=μ?μ?I/(2πr)

其中，μ?是真空中的磁導(dǎo)率，μ?是導(dǎo)線材料的相對磁導(dǎo)率