高中物理-通電導(dǎo)線在磁場中受到的力教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

一、教學(xué)設(shè)計思路本節(jié)是規(guī)律探究課，在教學(xué)方法上，采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，即以學(xué)生為中心，以任務(wù)為載體，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在一個個具體任務(wù)之中，學(xué)生通過獨立或協(xié)作完成任務(wù)，學(xué)習(xí)新知識和新技能.主要特色為：（1）本文設(shè)計了實驗探究安培力的方向與磁場、電流的方向關(guān)系；理論探究安培力大小的表達(dá)式；揭秘電磁軌道炮和了解磁電式電表的工作原理等學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生在任務(wù)解決中學(xué)習(xí)到新知識和新技能.（2）設(shè)計了分組實驗：觀察通電導(dǎo)線在磁場中的受力情況，用不同顏色的筆芯分別代表安培力、磁場和電流的方向，用橡皮泥固定塑料棒，得出這三個方向的立體關(guān)系，學(xué)生體驗到空間關(guān)系構(gòu)建方法.二、教材及前情簡析本節(jié)教材系人教版物理選修3-1第三章第4節(jié)的內(nèi)容，磁場對電流的作用——安培力，在教材中起著承上啟下的作用，因為它不僅是與上節(jié)知識（磁場性質(zhì)）的聯(lián)系點，而且是學(xué)習(xí)電流表工作原理和推導(dǎo)洛倫茲力公式的基礎(chǔ).安培力方向與電流、磁場方向的關(guān)系的實驗探究是采用控制變量法探究物理基本規(guī)律的一節(jié)課，涵蓋了科學(xué)探究的基本因素，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科的核心素養(yǎng).學(xué)生在學(xué)習(xí)本章節(jié)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了磁場，知道了磁體和電流周圍磁場的性質(zhì)及特點，了解到磁體間的相互作用、電流周圍存在著磁場以及電與磁之間有聯(lián)系.另外，學(xué)生通過高一物理“必修”課程的學(xué)習(xí)，經(jīng)歷了牛頓第二定律等實驗探究過程，已經(jīng)掌握了變量控制實驗探究的一些科學(xué)研究方法，為本節(jié)的探究性學(xué)習(xí)做了鋪墊.鑒于大部分學(xué)生基本功扎實、已有知識掌握熟練到位，本節(jié)課可以在教師引導(dǎo)下采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法完成教學(xué)內(nèi)容.三、教學(xué)目標(biāo)1.文化基礎(chǔ)（1）知道安培力，會計算安培力的大?。?）知道安培力的方向與電流、磁場方向都垂直，會用左手定則判斷安培力的方向；（3）知道磁電式電表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測量電流大小和方向的基本原理.2.自主發(fā)展（1）經(jīng)歷推導(dǎo)磁場中安培力的表達(dá)式，感受邏輯的力量；（2）通過學(xué)生分組實驗，經(jīng)歷探究磁場對電流的作用力的方向和電流方向、磁場方向的關(guān)系這一過程，體驗控制變量探究物理規(guī)律的方法。3.社會參與（1）了解安培力在生產(chǎn)、生活中的作用，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)技術(shù)服務(wù)于人類社會的意識；（2）經(jīng)歷磁場對電流的作用力的方向和電流方向、磁場方向的關(guān)系這一過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識和正確的科學(xué)態(tài)度以及責(zé)任心。四、教學(xué)準(zhǔn)備演示器材：電動機(jī)模型、安培力演示儀（、兩平行的通電直導(dǎo)線安培力演示儀.分組實驗器材：會動的鋁箔“天橋”（包括：銅導(dǎo)線、1號電池組、蹄型磁鐵、導(dǎo)線若干）、橡皮泥、彩色塑料桿（三色）五、教學(xué)過程【活動一】創(chuàng)設(shè)情境，提出本節(jié)課的核心任務(wù)創(chuàng)設(shè)情景（1）演示：電動機(jī)模型。（磁鐵、電池、導(dǎo)線、線圈，把線圈搭建在支架上，線圈快速旋轉(zhuǎn)）（2）提出1820年4月，奧斯特在一次講課中，偶然的把導(dǎo)線沿南北方向放置，在一個帶玻璃罩的指南針的上方，通電時磁針轉(zhuǎn)動了，7月宣布發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。這個看似偶然的發(fā)現(xiàn)實際上經(jīng)歷了將近二十年的探究。機(jī)會從來不會輕易的出現(xiàn)，他必然是只會提供給有準(zhǔn)備的人。安培在得到電流磁效應(yīng)的消息時，反過來想：電流對磁針有力的作用，力都是相互的，磁針肯定對電流也有力的作用，并進(jìn)行了大量的實驗證實這個力的存在。正是這個力推動了線圈的轉(zhuǎn)動，推進(jìn)了電氣化時代的到來，為了紀(jì)念安培，后人就以他的名字來命名了這個力------安培力。線圈能在磁場中旋轉(zhuǎn)正是安培力的作用。要想改變線圈轉(zhuǎn)動的方向，必須改變安培力的方向，如何改變安培力的方向呢？設(shè)計意圖：親手制作的“小玩具”引入新課，學(xué)生感覺很新奇，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生的注意力集中到課堂。提出課題電磁軌道炮，是一種新式武器，既安全精準(zhǔn)又威力巨大，各國正在爭相研發(fā)，它與常規(guī)炮彈靠化學(xué)劑的推動不同，電磁軌道炮利用的是一種新型的推進(jìn)方式，它的原理是怎樣的呢？這節(jié)課，我們就來揭秘“電磁軌道炮”?！净顒佣繉嶒炋骄堪才嗔Φ姆较蚺c磁場方向和電流方向的關(guān)系（1）演示：實驗改變電流的方向，觀察到通電導(dǎo)體棒向另一方向運(yùn)動，說明什么？（生答：安培力的方向發(fā)生了變化）如果電流方向不變改變磁場的方向，觀察到導(dǎo)體棒將向另一方向運(yùn)動，說明安培力的方向發(fā)生了變化.（2）提出猜測：通過剛才的演示，你認(rèn)為安培力的方向跟哪些因素有關(guān)呢？（生答：安培力方向與磁場、電流方向有關(guān)系）接下來我們通過分組實驗來探究安培力方向與磁場、電流方向之間有怎樣的關(guān)系.（3）設(shè)計方案提問：要研究磁場方向、電流方向?qū)Π才嗔Ψ较虻挠绊?，可以分為幾大步？（生答：采用控制變量法，分兩大步：第一步是保持電流方向不變，探究安培力與磁場的方向關(guān)系；第二步是保持磁場方向不變，探究安培力與電流方向的關(guān)系）（4）為了便于同學(xué)們記錄三者的方向關(guān)系，為每個小組準(zhǔn)備了紅、黃、綠三色的筆芯桿和一小塊橡皮泥，統(tǒng)一用紅色代表安培力方向，統(tǒng)一用綠色代表磁場的方向，統(tǒng)一用綠色代表電流方向.（5）學(xué)生分組實驗學(xué)生按照設(shè)計的方案，進(jìn)行實驗，并用橡皮泥記錄下三者的方向關(guān)系.（6）交流實驗結(jié)果各小組展示自己的記錄結(jié)果（各組做出的結(jié)果都一樣），如圖4所示，安培力的方向與另兩個量的方向均垂直.（7）歸納、總結(jié)問1：改變電流方向，安培力方向會變化，改變磁場方向，電流方向也會變化，是不是要做出很多個“雕塑”，為什么？（生答：不需要，不管是哪種情況，三個量之間的空間位置一樣）問2：請一位同學(xué)給大家演示一下？（同學(xué)展示他們的“雕塑”）問3：確實，雖然電流方向、磁場方向會影響安培力的方向，但這三個量方向的相對位置不變，三個量的方向關(guān)系是相對固定的，可以統(tǒng)一用圖4來表示.以后判斷安培力方向時，只要拿出雕塑比劃一下就可以，是不是？（生答：是的）問4：每天帶著這個雕塑方便嗎？（生答：不方便）問5：有沒有更簡潔的方法表達(dá)這個關(guān)系呢？最好是什么都不帶就能把它們的關(guān)系表述清楚？（學(xué)生陷入思考中）（引導(dǎo)）問6：前面我們學(xué)過右手螺旋定則，來表達(dá)電流方向和磁場的關(guān)系，這個方法很簡潔的，我們能不能也類似的用手來表達(dá)這種關(guān)系呢？（8）提煉規(guī)律（學(xué)生興奮地用左手在磁場中不斷嘗試）得到左手定則（內(nèi)容略）.（9）應(yīng)用規(guī)律①判斷以下幾種情況的安培力方向（教師請同學(xué)拿出左手判斷）②兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用.在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？（引導(dǎo)學(xué)生先理論分析，得到同向電流相互吸引，反向電流相互排斥.再用實驗驗證，實驗裝置）（10）提出探究分任務(wù)二：在剛才的實驗中，我們僅僅改變了電流和磁場的方向來研究安培力，如果我們改變的是電流或磁場強(qiáng)度的大小，會有什么現(xiàn)象發(fā)生哪？我們不妨試一試！設(shè)計意圖：學(xué)生分組實驗探究，經(jīng)歷規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程，嘗試用“左手”歸納判斷安培力方向的方法，可以讓學(xué)生最大程度的參與課堂；②借助小工具立體展現(xiàn)三個量的方向關(guān)系，體驗空間關(guān)系構(gòu)建方法.【活動三】理論探究安培力大小的表達(dá)式（1）教師演示：改變電流大小、磁場強(qiáng)弱、電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度的，夾角等I得到安培力大小與I、B、θ的定性關(guān)系，同時布置課下任務(wù)，探究安培力與導(dǎo)線長度的關(guān)系。（2）回顧B的定義提問：磁感應(yīng)強(qiáng)度是怎樣定義的？（生答：B=FIL）問2：對導(dǎo)線的放置有什么要求？（生答：要求導(dǎo)線垂直磁場放置）問3：如果導(dǎo)線平行磁場放置，安培力是多大？（生答：零）問4：如果導(dǎo)線與磁場既不平行也不垂直，安培力是多大？（介于零和垂直放置之間）下面，請同學(xué)們推導(dǎo)安培力的表達(dá)式.（2）理論推導(dǎo)特殊情況問1：如圖6（a），當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場放置時，安培力大?。繂?：當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場放置時，安培力大??？（這兩種情況，學(xué)生一般沒有問題）（3）理論推導(dǎo)一般情況如圖6（b），如果磁場與電流成θ角時，安培力表達(dá)式怎樣？請各小組先討論，并給出結(jié)論？（學(xué)生討論后給出兩種方法，一種是分解B，另一種分解L，得到相同的結(jié)果F=BILsinθ，并認(rèn)識到垂直和平行是兩種特殊情況.）設(shè)計說明：在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時，學(xué)生經(jīng)歷了實驗探究的過程，所以此處只進(jìn)行演示得到定性關(guān)系、理論探究推導(dǎo)出安培力大小的定量表達(dá)式?！净顒铀摹繉W(xué)以致用觀察磁電式電表，讓學(xué)生觀察磁鐵、鋁框、線圈、螺旋彈簧、極靴、指針、鐵質(zhì)圓柱等構(gòu)件，了解它們之中哪些是固定的，哪些是可以動的。分組討論（屏幕上顯示如下問題）問1：表中磁場分布有何特點呢？問2：線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的？問3：線圈為什么不能一直轉(zhuǎn)動下去？聯(lián)系生活列舉安培力在生活中的應(yīng)用。視頻：中國電磁炮50000次測試成功。設(shè)計意圖：讓學(xué)生認(rèn)識到用今天所學(xué)習(xí)的知識可以制作好玩的玩具、實用的工具，更能夠提升一個國家的軍事地位。我國在電磁炮技術(shù)上雖然起步晚，但已經(jīng)轉(zhuǎn)彎式超過美國。厲害了，我的國！雖然實驗適應(yīng)同學(xué)們，少年強(qiáng)則國強(qiáng)，少年智則國志，十八而志，用你的青春夢，共筑我們的中國夢，祖國的未來就看同學(xué)們的了。學(xué)生在學(xué)習(xí)本章節(jié)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了磁場，知道了磁體和電流周圍磁場的性質(zhì)及特點，了解到磁體間的相互作用、電流周圍存在著磁場以及電與磁之間有聯(lián)系.另外，學(xué)生通過高一物理“必修”課程的學(xué)習(xí)，經(jīng)歷了牛頓第二定律等實驗探究過程，已經(jīng)掌握了變量控制實驗探究的一些科學(xué)研究方法，為本節(jié)的探究性學(xué)習(xí)做了鋪墊.鑒于大部分學(xué)生基本功扎實、已有知識掌握熟練到位，本節(jié)課可以在教師引導(dǎo)下采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法完成教學(xué)內(nèi)容。本節(jié)課信息量較大，教師演示實驗占據(jù)了一定的時間，如何讓演示變得簡潔可觀，是以后課堂要注意提高的；在學(xué)習(xí)左手定則時，應(yīng)讓學(xué)生參與到實驗中，把實驗和定則理論再次結(jié)合，活用定則，既驗證定則的正確性，又應(yīng)用了定則。本節(jié)教材課標(biāo)有三個目標(biāo)1.文化基礎(chǔ)（1）知道安培力，會計算安培力的大?。?）知道安培力的方向與電流、磁場方向都垂直，會用左手定則判斷安培力的方向；（3）知道磁電式電表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測量電流大小和方向的基本原理.2.自主發(fā)展（1）經(jīng)歷推導(dǎo)磁場中安培力的表達(dá)式，感受邏輯的力量；（2）通過學(xué)生分組實驗，經(jīng)歷探究磁場對電流的作用力的方向和電流方向、磁場方向的關(guān)系這一過程，體驗控制變量探究物理規(guī)律的方法。3.社會參與（1）了解安培力在生產(chǎn)、生活中的作用，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)技術(shù)服務(wù)于人類社會的意識；（2）經(jīng)歷磁場對電流的作用力的方向和電流方向、磁場方向的關(guān)系這一過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識和正確的科學(xué)態(tài)度以及責(zé)任心。本節(jié)設(shè)計主要突出新課程中重過程、重方法，重體驗的理念，始終以情境問題為依托，引導(dǎo)學(xué)生來思考、總結(jié)、歸納，凸顯了學(xué)生分析能力、思維探究能力、實驗?zāi)芰驮u價能力的培養(yǎng)，注重了信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的總結(jié)。教學(xué)中盡可能多的讓學(xué)生參與課堂教學(xué)活動，加深課堂教學(xué)的實效，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。本節(jié)課信息量較大，教師演示實驗占據(jù)了一定的時間，如何讓演示變得簡潔可觀，是以后課堂要注意提高的；在學(xué)習(xí)左手定則時，應(yīng)讓學(xué)生參與到實驗中，把實驗和定則理論再次結(jié)合，活用定則，既驗證定則的正確性，又應(yīng)用了定則。本節(jié)教材系人教版物理選修3-1第三章第4節(jié)的內(nèi)容，磁場對電流的作用——安培力，在教材中起著承上啟下的作用，因為它不僅是與上節(jié)知識（磁場性質(zhì)）的聯(lián)系點，而且是學(xué)習(xí)電流表工作原理和推導(dǎo)洛倫茲力公式的基礎(chǔ).安培力方向與電流、磁場方向的關(guān)系的實驗探究是采用控制變量法探究物理基本規(guī)律的一節(jié)課，涵蓋了科學(xué)探究的基本因素，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科的核心素養(yǎng).梁老師：上課教總體設(shè)計思想上符合核心素養(yǎng)的要求，重難點把握到位。在突破安培力方向的影響因素這個難點時，運(yùn)用演示、學(xué)生實驗相結(jié)合的方法，還引導(dǎo)學(xué)生建立空間模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生空間思維，讓學(xué)生經(jīng)歷左手定則得出的過程。可能由于時間關(guān)系，安培力大小結(jié)論的得出稍顯倉促。整體來講環(huán)節(jié)完整，銜接恰當(dāng)。王老師：這節(jié)課的亮點很多：1）引入用了教師自制的電動機(jī)模型，很簡單的一個小玩具就吸引了全體同學(xué)的眼球，他們甚至有立即自己動手制作的欲望。激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。2）空間模型的建立。對于這個階段的學(xué)生，缺乏空間能力，利用常見的橡皮泥、不同顏色的圓珠筆芯很輕松的就攻克了這個難題。甚至教師課堂授課中引導(dǎo)學(xué)生數(shù)學(xué)、化學(xué)都要建立空間模型，建立學(xué)科間的練習(xí)，也凸顯了教師的水平。3)以往我們都把兩根通電導(dǎo)線之間的相互作用作為演示實驗，今天的課堂作為左手定則的驗證實驗，實驗作用不同，意義也就不同。我們教學(xué)中就得換個角度來看問題。4）教師從自制電動機(jī)開始，最后以我國電磁炮測試功視頻結(jié)束，引導(dǎo)學(xué)生要肩負(fù)起富國強(qiáng)民的責(zé)任。完整的課堂，飽滿的信息，情感的教育。磁場對通電導(dǎo)線的作用力評測練習(xí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.圖3-4-8中的通電導(dǎo)線在磁場中受力分析正確的是（）圖3-4-82.在赤道上空,沿東西水平方向放置一根導(dǎo)線，通以由西向東的電流，則導(dǎo)線受地磁場的作用力的方向向__________.3.在一勻強(qiáng)磁場中放一通電直導(dǎo)線，方向與磁場成30°角，導(dǎo)線為0.2m,通以10A電流，測得它受到的磁場力為0.4N.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為__________.4.下列敘述正確的是（）A.放在勻強(qiáng)磁場中的通電導(dǎo)線受到恒定的磁場力B.沿磁感線方向，磁場逐漸減弱C.磁場的方向就是通電導(dǎo)體所受磁場力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度和直導(dǎo)線所決定的平面圖3-4-95.如圖3-4-9所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖.當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是（）A.豎直向上B.豎直向下C.水平向里