大学物理教学设计：磁场对电荷作用

山西农业大学信息学院-1-教学设计9：带电粒子在磁场中的运动【授课内容】：8.4带电粒子在磁场中的运动8.5磁场对电流的作用8.6磁介质【所在章节】：第八章稳恒磁场//8.4带电粒子在磁场中的运动8.5磁场对电流的作用8.6磁介质【授课对象】：学校理工科专业本科学生（一年级下学期）【教学学时】：4学时一、学情分析（一）教材内容分析本节段内容是《大学物理》教材第八章稳恒磁场中最后内容，本节内容具有总结的作用，安培力对运动电荷的作用的宏观表现，洛仑磁力是磁场对运动电荷的作用的微观表现，更是后面电磁感应等相关知识的基础知识，在学生学习生活中有广泛的作用。本节内容是属规律课教学。这一节内容主要涉及两个方面：安培力以及洛仑磁力的大小和方向。这些内容在中学已经学习过特殊的情况，这节我们要研究更普遍的情况。（二）学生特征分析本节课授课对象是大学一年级学生，开设时间为大一下学期，前节内容已经学过磁场、磁感应强度、高斯定理，安培环路定理，力与运动的关系等相关知识。但学生的基础较差，所以教师在教学过程中，应注重调动学生学习的积极性。在教学中以原有知识为基础，以物理实质为突破，以微积分为手段，全方位进行授课教育。二、教学目标设计（一）知识与技能1、会分析点电荷在均匀电、磁场中受力和运动的简单情况；2、会计算简单几何形状载流导线，载流平面线圈在磁场中所受力和力矩;3、理解磁介质基本特征,铁磁质，培养学生了解新定义、串联旧知识、综合理解运用及数学思维解决物理问题的能力。（二）过程与方法经过探究安培力影响因素的过程，学会观察、归纳、反思，通过实验，会用控制变量法探究问题。通过现象观察、知识回顾、课件演示等形式，培养学生知识理解运用和创新提高的能力。（三）情感与价值观1、通过对安培力的探求，激发学习物理的兴趣；2、通过交流探讨，提高解决问题的能力，在学习中逐步培养学生知识的交叉融合，大学物理-2-促进学生综合素质的全面提升。三、教学内容设计（一）内容纲要1、洛仑兹力；2、安培力；3、磁介质。（二）教学重点洛仑兹力,带电粒子运动；安培力,载流线圈在磁场中转动（三）教学难点洛仑兹力计算；安培力计算牛顿运动定律的内容及物理实质四、教学策略分析（一）教学策略方法1、板书标示教学法本节段内容主要讲授两种力，因此关键公式表达式需要推导强调，此时应选用板书推导教学。在板书推导的过程中，加深学生对知识的理解和掌握。3、迁移教学法由于这些知识高中物理中已学，所以对于力基本表述和理解学生都有一定的知识构架和基础。在授课的过程中，要重点做好学生知识的迁移，在高中知识的基础上进一步延伸。通过中学分析的特殊情况深入普遍的物理问题掌握，在知识的对比中学习安培力洛仑磁力。（二）教学手段1、课堂讲授对重点和难点问题通过公式推导分析、物理意义对比来说明问题，注重课堂气氛的调节和学生学习兴趣的培养。2、多媒体辅助利用多媒体课件（PPT）进行视频、动画的展示，将复杂问题现象更形象的展示给学生。3、板书本节课有重要概念和公式的讲授和理解，结合授课过程中重点和难点，进行板书公式的推导和讲解，进一步促进学生对相关知识的理解。五、教学过程设计（一）教学过程山西农业大学信息学院-3-索引师生活动教学内容设计意图一导入新课回顾前面内容，引出新的知识同时分析中学此内容的特殊性。前面内容已经学过磁场、磁感应强度、高斯定理安培环路定理，本节我继续研究磁场对运动电荷的作用。中学研究的是磁场和电荷都很简单特殊的情况，我们这里研究更普遍的情况，回顾前面内容，导入新课内容，此举有利于促进学生对新内容的学习。二、内容推演概括知识带电粒子在磁场中的运动。分析速度方向和磁场方向不同情况下受力特点，归纳通用表达式。授课过程中，通过互动的方式不停的引导学生思考和讨论。B//V时，电荷受力0F；BV时，maxFF方向沿BVFBqVFmaxmaxV与B夹任意角情况。方向（正电荷）方向：大小：BVsinBqVBqVFBVqF在均匀磁场中，BV：做圆周运动；V与B既不平行，也不垂直：做螺旋运动。在电磁场中运动电荷受力公式为：qEBqVF，新旧知识的衔接，从特殊到普遍归纳新知识，体会分情况讨论总结归纳的思想方法。大学物理-4-三、内容精讲磁场对电流的作用，授课过程中，通过互动的方式不停的引导学生思考和讨论。安培定律的数学表述，即电流元受力BlIdFd此式为安培定律的数学表达式方向沿方向：大小：BldFdsinIBdldFFd对任意形状的载流导线和任意的磁场，BlIdFd都成立。对于一段导线受力可表示为LBlIdFdF。讲授重点难点内容，促进学生的理解和吸收。通过公式推导、定理再现，加深学生对重难点知识的掌握。四、例题精析知识应用对新知识的考察，思考和求解相关的物理量例：如图所示，一段长为L的载流直导线，置于磁感应强度为的匀强磁场中，的方向在纸面内，电流流向与夹角为，求导线受力=？在理解讲解的过程中，明确例题中已知物理量，通过学生提问的方式，引发学生思考，自觉地利用安培定律从而求解。消化所学新知识，并做到学以致用。通过所学知识对该例题进行分析求解，掌握利用新知识解决物体受力问题。五、知识拓展磁场对载流线圈的作用应用磁场对电流的作用安培定律，分别从匀强磁场中情况和非匀强磁场中情况来分析磁场对载流线圈的作用。消化所学新知识，尝试对新知识应用，加深理解。山西农业大学信息学院-5-讨论磁场中存在与其相互影响的实物物质时对磁场的影响。以及磁介质分类，重点介绍铁磁质。顺磁质与抗磁质的特征同向的磁介质称为顺磁质反向的磁介质称为抗介质铁磁质定义和特性磁导率定义了解磁介质的分类以及对磁场的影响。六、课后练习将例题改变模型，供学生课下思考讨论。布置一定的练习题和思考题，对课堂内容进行练习总结。作业：布置作业本与本节知识对应的习题作业。课堂讲解当堂让学生吸收，但是仍需要课后的练习加深对知识的巩固。（二）教学板书设计带电粒子在磁场中的运动1、洛仑兹力；BVqF2、安培力；LBlIdFdF3、磁介质：)BB(1)BB(10r0rr抗磁质：顺磁质：铁磁质：r1七、教学反思本节段重点讲述磁场对运动电荷的微观作用和宏观作用内容和应用。由于该部分知识在高中物理中已有所接触，所以在对学生进行授课讲解的时候一定要在原来的基础上引导学生做好知识的迁移转化，将语言描述物理化、公式化，深入理解牛顿运动定律的物理实质。中学研究的是特殊情况我们现在分析更普遍的情况研究过程中让学生体会微积分对于普遍一般问题的重要性，讲解中要多注重推导，给予学生时间思考。本节课的教学设计主要有2个特点：（一）教学流程设计上符合认知规律通过动画演示和生活事例出发，引发学生对现象的思考，并且由此提出问题，从而开始本节课程的学习，利于学生积极的学习兴趣的培养，对于促进教学效果提升大有裨益。（二）引入新知识时注重知识迁移大学物理-6-同样是学习磁场对运动电荷作用高中更注重现象的理解，而大学则注重本质的探索。在教学中要引导学生透过现象看本质，深入理解内容。授课过程中注重引导学生做好知识的迁移，这样对于学生学习新知识、利用新知识具有更多的帮助。（三）注重数学表达式的应用学习过程中，应注重数学表达式的推导和呈现。每一个定律都对应相应的数学表达式，在教学的过程中，注重将数学思维和数学方法传授给学生，从而对学生物理思维的培养有较大的作用和意义。