教学设计《探究安培力》

教学设计《探究安培力》延安中学物理组曹炜教材分析本节内容不仅是与上章知识（磁场性质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，在教材中承上启下作用。反应与电学知识、力学知识之间密切联系。是高中物理电磁学的重点部分。安培力与哪些因素有关的科学探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，让学生在认知过程中体验领悟科学探究的意义，掌握研究问题的科学方法。学生情况分析学生在学习本章节之前，已经学习了磁场，知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点，了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。另外，学生通过高一物理“必修”课程的学习，经历了牛顿第二定律等实验探究过程，已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法，为本节的探究性学习做了铺垫。设计思想a.教学设计思路本课时采用实验探究教学法，让学生在实验探究的过程中，依从“问题—讨论—实验—交流归纳”的教学过程，学习观察——归纳——总结的科学的思维方法，从生活实例中发现问题，提出问题，激发学生猜想、思考讨论，进而确定实验方案并进行实验，得出结论。再将结论应用于实践验证。b.本节课设计的教学流程图如下：情境激发→问题点拨→设计实验步骤→实验探究→结论形成→实际应用教学目的1．知识与技能知道什么是安培力，知道安培力与哪些因素有关，掌握安培力的计算公式，会计算匀强磁场中安培力的大小。会用左手定则判断安培力的方向。2．过程与方法①经历探究安培力与哪些因素有关的过程，以及如何确定安培力方向的探究过程。认识科学探究的意义。②体会控制变量法、等效替代法等思想方法。3．态度、情感与价值观培养学生的观察能力、分析综合能力和主动与他人合作精神，实事求是的科学研究态度。教学重点：培力的计算公式，左手定则。教学难点：匀强磁场中安培力大小与哪些因素有关的探究中对安培力影响因素猜想的引导，及增加磁体是哪个因素发生变化等学生容易弄错问题是本节教学难点。难点问题教学预案（1）猜想导线垂直磁场时，安培力大小与哪些因素有关时，引导学生以通电导线在磁场中会受安培力现象入手。从磁场、电流、导体三者来考虑学生可能猜想与磁场强弱、电流强度、导线长度、导线质量、导体材料、横截面积有关，应指出与导线质量、材料、横截面积等等是否有关，同学们可在课后再实验探究，而据科学家研究发现与磁场强弱B、电流强度I、导线长度L有关，是什么关系呢？下面与同学们共同探究。（2）探究通电导线在磁场中的长度对安培力的影响。多个蹄形磁铁并排，增加并排磁铁个数时，可能会有学生认为是增强了磁场，为了消除这种误解，老师以右图分析，磁铁中心磁感线疏密不变，磁场强弱不变，引导学生得出是磁场中导线长度变化了。教学媒体蹄形磁铁、多媒体蹄形磁铁通电导线电源铁架台电流天平教学过程1.安培力的方向教师活动学生活动设计意图引入情景《海军时报》2月1日报道：美国海军试发电磁炮图片介绍及实验模拟电磁轨道炮发射过程引入课题。设问：同学们在初中就学过通电的导线在磁场中会受到学生讲述实验的装置并演示实验；说明通电导线在磁场中受到力的作用从学生兴趣情境中引入问题，比较符合高中学生认识过程。通过学生实验使学生有直观的认识。NSNSNSNS力的作用谁来给大家演示一下安培力的方向安培力的大小和方向与哪些因素有关？请同学们设计一些简单的实验来验证教师引导学生分析得出结论安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.讨论并给出设计方案电流方向不变，改变磁场方向磁场方向不变，改变电流方向学生参与实验的设计与操作并由学生来总结左手定则小结学生总结左手定则的应用得出安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.随堂训练第一题，第二题运用左手定则达到及时巩固2、安培力大小提出问题1.安培力的大小与哪些因素猜想安培力可能与通电导线的长度、电流以及磁场等因素有关。通过左手定则的学习，学生能够想到影响安培力的因素有关？怎样验证？同时多媒体展示实验器材，要求利用所给的器材，自主进行实验方案设计。学生设计，明确要解决的问题，设计记录表格（附表1）探究安培力和通电导线的长度有关需要控制哪些物理量？为了探究安培力和磁场强弱有关需要控制哪些物理量？为了探究安培力和通电导线的电流大小有关需要控制哪些物理量？为了下面探究活动顺利进行，这环节是最重要的。充分让学生积极思考，讨论，自行设计方案实验过程学生操作，并记录实验现象实验结论教师归纳：1、结论规范总结表述：2、方法点拨：“控制变量法”，介绍完成表格1这轮实验、讨论过程旨在培养学生基本探究、思维能力，对影响安培力方向的因素的理解更为深刻定量实验介绍实验仪器学生阅读并回答问题问题设置1.电流天平的工作原理？2.使用方法3怎样控制螺线管内部的磁感应强度4.怎样改变磁场中导线的长度5.怎样控制通过E形导线的电流？数据收集（见课本）学生分析数据（教师补充完善）结论一段通电导体垂直磁场放置时，其所受安培力F既与导体的长度L成正比，又与导体中的电流I,及磁感应强度B成正比：即F=KBIL当物理量取国际单位时K=1扩展1.当电流与磁场方向垂直时，F=ILB2.当电流与磁场方向平行时，F=03.当电流与磁场方向夹θ角时F=ILBsinθ方法1.分解B方法2.分解L取有效值教师给出两种特殊情况，让学生来分析第三种情况。培养学生运用知识的能力。小结：1.安培力的大小：B和I垂直时：F=BILB和I平行时：F＝0若B和I成时θ角时：F=BILsinθ2.安培力公式的适用条件；①一般只适用于匀强磁场或在导线范围内是一个恒量；②导线垂直于磁场；③L为导线的有效长度；附表1实验目的试验方法实验现象实验结论研究磁场强弱对安培力的影响将线圈放到磁场中的不同位置研究电流对安培力的影响不同的电源（滑动变阻器）通电导线的长度并排放两个蹄形磁铁随堂练习1.出图中通电导线棒所受安培力的方向。2.关于磁场安培力及电流方向正确的是A.安培力垂直于通电导线B.安培力垂直于磁场C.安培力垂直于电流与磁场所决定的平面D.电流垂直于磁场3.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有（）A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直C.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为0D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关4.列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（）A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关课后思考思考：同一通电导线在不同的磁场中受到大小相等的安培力B在什么情况下最小？（作图）任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段的长度思考：闭合通电回路在磁场中受安培力多大？