高中物理-磁场-详细分析-集体备课

磁场集体备课青岛三中高二物理组主讲人：王耀中一.《课程标准》，《考纲》，《指导意见》分析二.课时安排三.教学片断设计四.教材分析一.《课程标准》，《考纲》《指导意见》分析旧《课程标准》（1）列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。（2）了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场。（3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向（4）通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。（5）通过实验，认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。新《课程标准》必修三：3.3.1能列举磁现象在生产生活中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。3.3.2通过实验，认识磁场。了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。3.3.3知道磁通量。通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。选择性必修二：2.1.1通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。2.1.2通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。2.1.3能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。《普通高中2017级物理学科教学指导意见》1.2磁场（1）了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响。（2）通过实验，了解磁场。知道磁场是一种物质，体会场的统一性与多样性。知道磁感应强度和磁通量。能用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。（3）知道电流的磁场。会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。（4）通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。（5）通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子的磁偏转原理及其应用。考纲内容要求说明磁场磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛仑兹力、洛仑兹力的方向洛仑兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器ⅠⅠⅠⅡⅠⅡⅡⅠ安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形洛仑兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形二.课时安排1.磁现象和磁场1课时2.磁感应强度1课时3.几种常见的磁场2课时4.通电导线在磁场中受到的力2课时5.运动电荷在磁场中受到的力1课时6.带电粒子在匀强磁场中的运动3课时三.教学片断设计§3.1磁现象和磁场电流的磁效应教学内容学生活动教师活动移动端交互功能求索电与磁1.奥斯特发现电流磁效应的历史背景学习电子书，寻找以下问题的答案，后交流讨论，代表发言。（1）电现象和磁现象有哪些相似之处呢？哪些不同？（2）人们是通过哪些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？（3）电与磁有没有关系，针对这一问题19世纪初的科学家和哲学家都持怎样的观点？2.奥斯特的生平介绍和实验过程介绍通过移动终端自主学习，对相关问题进行讨论和学习，交流展示，师生互动。关注各位学生的学习进程，大屏幕多屏播放学生的学习情况或投屏某个学生情况。提供电子音画资料，屏幕投影直播学生的学习情况。电子书内容奥斯特崇奉康德的天然哲学观，信任天然界的各种力是一致的，光、电、磁、化学亲合力等在必定条件下能够相互转化。在这种哲学思想的指导下，他一向企图寻觅电力与磁力之间的联络。这是一次雄心壮志而又意图清晰的探究，起初，奥斯特用莱顿瓶和伏打电堆产生的电流做实验。可是路途是弯曲的，都失败了。难能可贵的是，奥斯特的探索目标始终是明确的，尽管走了许多弯路，他从未动摇过。1819年冬季到1820年春天，奥斯特担任了电学与磁学的讲课。他重新思考多年来一直萦绕在心的那个问题：如何使电流向磁转化？他想：如果电流能产生磁效应，也许这个磁效应的作用是横向的，而不可能沿着电流的方向——因为不少人沿着这个方向去探索都没有效果。这是一个大胆而天才的设想。奥斯特演示电流的磁效应1820年4月的一天，奥斯特在课堂上抱着试一试的想法，做了一次即兴实验。他把一根很细的铂丝连在伏打电槽上，细铂丝下搁着一个用玻璃罩的磁针，以往的实验磁针与导线是垂直的，这次他特意让磁针与细铂丝平行。当着许多听课学生的面，奥斯特接通电源，这时他发现，磁针果然摆动了一下！由于他实验的电流很小，磁针的摆动不大明显，在场的学生并没有在意，然而奥斯特却大喜过望，据说他当时高兴得竟然在讲台上摔了一跤。只有奥斯特知道：这是人类第一次有意识地发现了电和磁的关系！又经过3个月深入地研究，奥斯特终于弄清楚了在通电导线的周围，确实存在一个环形磁场。这正是他一直在寻找的电流的磁效应！矗立在哥本哈根市的奥斯特塑像1920年7月21日，奥斯特在一家刊物上公布了他的实验结果，论文题为《关于磁针上电流冲击的实验》。这是一篇划时代的论文，薄薄的四页，没有任何数学公式，也没有示意图，但它以简洁和精练的文字向全世界宣告：人类第一次找到了电和磁的转换关系。电和磁，这两条古老的河流在奥斯特这里汇合了！奥斯特的发现轰动了全欧洲的物理学界。人们本来以为毫不相关的两种现象，竟有这样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口，各国科学家纷纷转向电磁研究。法拉第后来对奥斯特的发现作了如此精当的评价：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑的，如今充满了光明。”教学内容学生活动教师活动移动端交互功能3.演示：重演奥斯特实验4.分组实验：感受电流周围的磁场(可以对该实验进行一些设计和改造)。改变电流大小、距离位置变化、将直导线换成螺线管或者环形正方形导线、中间用其他媒介（纸等）隔开。分组探究实验，实验时学生将精彩实验过程或者结论抓拍投屏分享。演示实验。提供学习指导和课堂问题引领，协助学生展示学习成果。投屏直播学生实验探索过程。直播实验进程。直播教师的全景演示实验。直播展示学生的问题和精彩实验。四.教材分析概述：磁场和电场都是电磁学的核心内容。对于磁场，可以通过与电场类比进行教学。如，磁场与电场类比；磁感应强度与电场强度类比；磁感线与电场线类比；安培力与静电力类比；这样有利于学生的思维能力发展也便于让学生更容易接受“电磁场”的概念。磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力这些是本章的核心内容。本章内容是以后学习电磁学的基础，如电磁感应、交表电流、电磁波都用到磁场的内容，而且磁场的知识在生产生活和科技发展中也有着广泛应用。本章教材内容是按照以下线索展开的：磁场（磁效应）—磁场性质的定量和定性描述—磁场对电流和运动电荷的作用（安培力和洛伦兹力）。这样安排，知识结构比较清晰，也符合人的认知规律。本章6节，分为四个部分。第一部分是第1节。这一部分主要介绍磁场磁现象、奥斯特实验、郑和下西洋等。第二部分为2.3节，介绍磁场的性质及其描述。第三部分为4.5节讲述安培力和洛伦兹力，是本章的核心知识也是教学的重点。第四部分为第6节，实质是介绍洛伦兹力的应用，还有在现代科技中的应用。这样安排循序渐进并且先宏观、后微观，注意了前后呼应。第一节磁现象和磁场教学目标：•了解电流的磁效应。了解电流磁效应的发现过程，体会奥斯特发现的重要意义•知道磁场的基本特性。了解地球的磁场。•了解我国古代在磁现象方妙的研究成果及其对人类文明的影响。关注磁现象在生活和生产中的应用。分析：本节内容的重点是电流的磁效应和磁场概念的形成。可以结合实验，对学生初中知识复习概括并从科学与人文两个角度提升认识。特别注意的是本节内容包含了丰富的人文内涵，可以在本节安排德育教育的相关内容。本节内容还可以和第三节的部分知识的教学进行有机的结合。天然磁石、人造磁体和电磁铁都具有吸引铁质物体的性质一、磁现象：能够自由转动的磁体,如悬吊着的磁针,静止时指南的磁极叫南极(S极),指北的磁极叫北极(N极).永磁体2.磁极：1.磁性：3.指南针：中国古代四大发明之一原理：同名磁极相斥，异名磁极相吸电现象磁现象12正负南北排斥吸引吸引二、电流的磁效应：自然界中存在____电荷和____电荷磁体上存在_____极和____极同种电荷相互_____异种电荷相互_____同名磁极相互_____异名磁极相互_____1.电现象和磁现象相似性2.奥斯特发现电流的磁效应通电导线对磁体有作用力．直线电流对磁体作用力方向垂直于电流方向.注意:导线应东西放置,还是南北放置?排斥奥斯特发现通电导线对磁体有作用力之后，安培又发现：磁体之间的相互作用是通过磁场来实现的，这种物质也存在于通电导线周围.磁体对通电导线也有作用力任意两条通电导线之间也有作用力1.定义：磁场是存在于磁极(或电流)局围的一种特殊物质．三、磁场：2.磁体之间、电流与磁体之间、电流之间的相互作用是通过磁场发生的．3.磁场的基本性质：对放入其中的磁体和电流有力的作用．四、地磁场：2.地磁南、北极与地理南、北极3.磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针的指向与南北方向有一个交角．4.指南针的使用：地球磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化．磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的．注意：火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作。1.地球的磁场与条形磁铁的磁场相似.第二节磁感应强度教学目标：•通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。•进一步体会通过比值定义法定义物理量的方法。•知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。分析：磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。而且，磁场对电流或磁极的作用力比静电力复杂的多，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量也是本章教学的一个难点。教材用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元受力和电流元之比定义B，符合中学生的认知水平。可以通过演示实验和电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。1、电场既有强弱又有方向，我们用什么物理量来描述的?知识链接2、电场强度的方向和大小是如何表述的?其定义式又是什么？电场的基本特性是什么？对放入其中的电荷有电场力的作用磁场的基本特性是什么？对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用电场强度:试探电荷所受电场力所电荷量的比值如何描述电场的强弱？如何描述磁场的强弱？是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量?复习回顾通过演示实验得出问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？不能.因为N极不能单独存在.小磁针静止时是所受的合力为零,因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小一、磁感应强度的方向磁感应强度的物理意义：反映磁场的强弱和方向的物理量物理学规定：把小磁针的N极（北极）受力方向或者小磁针静止时N极的指向规定为该点的磁场方向,亦即磁感应强度的方向将一段很短的通电导线垂直放入磁场中。通电导线将受到磁场的作用力。相当于电场中的检验电荷。二.磁感应强度的大小：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱?在物理学中,把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元电流元在这里是首次出现，在讲解时可以类比静电场中的试探电荷进行理解。FLFL22FL33实验方法:控制变量法（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。结论：电流越大，通电导线受力越大结论：长度越长，电流越大二、磁感应强度的大小通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系?我们如何来研究?LFFIFI22FI33IFLF定值即ILFIFILF与电场中F/q类比比值定义法描述磁场的强弱二、磁感应强度的大小：上面提到的“电流元”，“比值定义法”的引入正好契合物理学科核心素养中“科学思