11磁場對通電導(dǎo)線的作用力教學(xué)設(shè)計-高二下學(xué)期物理人教版選擇性_第1頁
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1【教學(xué)目標(biāo)】物理觀念∶通過磁場對通電導(dǎo)線作用力的實(shí)驗(yàn),認(rèn)識安培力,學(xué)會運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向??茖W(xué)思維∶經(jīng)歷安培力方向和大小的研究過程,在科學(xué)推理、科學(xué)論證的過程中理解安培力方向的判斷方法和大小計算公式??茖W(xué)探究:經(jīng)歷提出問題、形成猜想、設(shè)計方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論等探究過程,學(xué)習(xí)觀察現(xiàn)象、分析論證、歸納總結(jié)的科學(xué)方法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過科學(xué)探究的過程,養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,通過磁電式電流表的原理分析,體會科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的促進(jìn)作用。【教學(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn):安培力的方向和大小。教學(xué)難點(diǎn):安培力的方向及其與電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向之間的空間關(guān)系?!窘虒W(xué)流程圖】 導(dǎo)入新課安培力 探究實(shí)驗(yàn)安培力方向 安培力大小 左手定則應(yīng)用課堂小結(jié)課堂小結(jié)→回扣引入 演示實(shí)驗(yàn)【教學(xué)過程】(一)引入新課展示自制“簡易電動機(jī)”,學(xué)生觀察到線圈能夠轉(zhuǎn)動起來,激發(fā)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生觀察線圈轉(zhuǎn)動的方向,激發(fā)學(xué)生的好奇心,從而引入新課。2設(shè)計意圖:通過自制“簡易電動機(jī)”設(shè)置問題情境,吸引學(xué)生的注意,引發(fā)學(xué)生對“轉(zhuǎn)動”和“轉(zhuǎn)動方向”思考,激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲。(二)新課教學(xué)1.安培力在必修課中,學(xué)生已經(jīng)知道,通電導(dǎo)線垂直放到磁場當(dāng)中要受到力的作用,通電導(dǎo)線與磁場平行時不受安培力。通過演示實(shí)驗(yàn)直觀感受安培力。器材有:干電池、自制線圈、鐵架臺、蹄形磁鐵、開關(guān)和導(dǎo)線若干,按下圖組裝起來,讓學(xué)生觀察接通電路前后線圈的運(yùn)動狀態(tài)。線圈由靜止變?yōu)檫\(yùn)動,說明受到了力的作用,從而引出安培力的概念。簡要介紹物理學(xué)家安培,使學(xué)生了解安培在電磁學(xué)領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn),指出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。設(shè)計意圖:利用自制線圈組裝器材,進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生直觀感受安培力的存在,從而引出安培力,明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。2.安培力方向(1)探究實(shí)驗(yàn)安培力的方向跟哪些因素有關(guān)呢?學(xué)生猜想:安培力方向可能與電流方向、磁場方向有關(guān)。由于導(dǎo)線的放置方向和磁場方向在空間是任意的,要研究安培力方向與電流方向、磁場方向的關(guān)系時很困難的,本著從簡單到復(fù)雜,從特殊到一般的原則,先研究電流與磁場垂直的情況。結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置,學(xué)生結(jié)合控制變量的思想,討論實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案:控制電流的方向不變,互換磁極位置;互換電源正負(fù)極,再次互換磁極位置安培力的方向如何確定?是沿水平方向嗎?3簡要介紹電子秤的功能,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析。若線圈受力沿著水平方向,線圈對磁鐵的反作用力也沿著水平方向,電子秤的示數(shù)將不發(fā)生變化;若線圈受力不沿著水平方向,那么根據(jù)牛頓第三定律,線圈對磁鐵的反作用力也不沿水平方向,電子秤的示數(shù)就要發(fā)生變化。FF實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電子秤的示數(shù)幾乎不變,安培力方向沿著水平方向。記錄實(shí)驗(yàn)信息?表示電流方向垂直紙面向外8表示電流方向垂直紙面向里將立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。展示記錄結(jié)果。當(dāng)電流的方向或磁場的方向發(fā)生變化時,安培力的方向也發(fā)生了變化,三者方向之間有怎樣的關(guān)系呢?你能發(fā)現(xiàn)三者方向間的內(nèi)在規(guī)律嗎?用木棒制作模具,嘗試尋找三者方向間的內(nèi)在規(guī)律,發(fā)現(xiàn)四種情況下,安培力的方向與電流方向和磁場方向間的關(guān)系時確定的,就像立方體過同一頂點(diǎn)的三條邊。利用這個模具,就可以判斷安培力的方向。但這個模具使用不方便,你能不能找到一種簡單的方法,可以方便的表示三者方向間的內(nèi)在規(guī)律嗎?左手定則:伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否滿足左手定則?大家可以試一下。若電流的方向與磁場的方向不垂直,還能用左手定則判斷安培力的方向嗎?演示:電流與磁場不垂直時,電子秤示數(shù)為0,安培力方向仍然水平向右,此時,磁感線斜穿過手心,左手定則仍然適用。設(shè)計意圖:教師本著從簡單到復(fù)雜,從特殊到一般的原則,引導(dǎo)學(xué)生選擇電流與磁場垂直的情況進(jìn)行研究,并設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。確定安培力的方向是實(shí)驗(yàn)過程中遇到的一個難題,通過電子秤的使用,學(xué)生觀察電子秤的示數(shù)變化,很好的解決了這個難題,在引導(dǎo)學(xué)生解決這個問題的過程中,教師不斷提出問題,引發(fā)學(xué)生思考,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力,以及基于證據(jù)得出結(jié)論的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析得出左手定則是本節(jié)課的又一難點(diǎn),教師要沿著由表及里的思路,借助模具不斷引導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生尋找能夠描述安培力方向與電流方向和磁場方向關(guān)系的比較簡單的方法,最后引出左手定則。(2)左手定則應(yīng)用判斷線圈的轉(zhuǎn)動方向演示通電平行直導(dǎo)線間的相互作用力,解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象設(shè)計意圖:一方面回扣引入,對“簡易電動機(jī)”的轉(zhuǎn)動方向做出解釋,消除學(xué)生心中的疑惑;另一方面通過演示通電平行直導(dǎo)線間的相互作用力,學(xué)生觀察現(xiàn)象,學(xué)生用安培定則和左手定則對現(xiàn)象做出合理的解釋。通過兩個例子的分析,培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。3.安培力大小通電導(dǎo)線與磁場方向垂直:F=IlB通電導(dǎo)線與磁場方向平行:F=0電流方向與磁場方向夾角為θ時,安培力的大小如何計算?磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,可以將B正交分解。沿電流B//=Bcosθ,垂直電流方向B⊥=Bsinθ,安培力由B⊥產(chǎn)生,所以大小就是F=IlBsinθ(F依然垂直與BI組成的平面)其中θ=0時,也就是二者平行,sinθ=0,即F=0。其中θ=90度時,也就是二者垂直,sinθ=1,即F=IlB。正是兩種特殊情況。用左手定則判斷安培力方向時,磁感應(yīng)強(qiáng)度斜穿過手心,此時是磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量垂直穿過手心。演示實(shí)驗(yàn):根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算安培力的大小,并與電子秤的測量值比較。設(shè)計意圖:本著由已知探究未知的原則,運(yùn)用矢量分解的知識,得出安培力的計算公式,同時體現(xiàn)“從特殊到一般”的科學(xué)方法。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用安培力的計算公式進(jìn)行計算,與實(shí)驗(yàn)的測量值進(jìn)行對比,體會安培力的大小。4.磁電式電流表(1)磁電式電流表的構(gòu)造56電流表中磁場分布有怎樣的特點(diǎn)呢?磁鐵與鐵芯之間磁場是均勻輻向分布的。該磁場并非勻強(qiáng)磁場,在以鐵芯為中心的圓圈上,各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的。(2)磁電式電流表的工作原理線圈為什么不能一直轉(zhuǎn)動下去?為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強(qiáng)弱?如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向來確定電路上電流的方向?課后作業(yè):查閱資料,分析為什么磁電式電流表表盤的刻度是均勻的?實(shí)驗(yàn)室常用的電流表,它的表頭就是磁電式電流表。學(xué)習(xí)知識要理論聯(lián)系實(shí)際,為了讓大家更好的理解磁電式電流表的結(jié)構(gòu)和工作

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