人教版2019選擇性必修第二冊第一章《安培力與洛倫茲力》大單元整體教學設計

中小學教育資源及組卷應用平臺21世紀教育網(wǎng)()21世紀教育網(wǎng)精品試卷·第2頁（共2頁）選擇性必修二第一章《安培力與洛倫茲力》大單元整體教學設計單元教學課題高中物理選擇性必修二第一章《安培力與洛倫茲力》學科物理年級高二單元安培力與洛倫茲力授課人Xxx單元內容本單元教學內容：本章在必修第三冊介紹磁場知識的基礎上，進一步介紹磁場與通電導線、帶電粒子之間的相互作用。全章共4節(jié)，第1節(jié)和第2節(jié)按照先講宏觀、后講微觀的順序分別介紹了安培力和洛倫茲力，第3節(jié)介紹了帶電粒子在勻強磁場中的運動規(guī)律，第4節(jié)以質譜儀與加速器為例介紹了概念規(guī)律的應用。也就是說，本章的內容安排除了關注發(fā)展學生的運動與相互作用觀念，還緊密聯(lián)系生產生活實際，幫助學生發(fā)展科學思維和科學探究等素養(yǎng)。教材總體上特別關注以下幾點：一是在研究安培力和洛倫茲力時，均按照先定性地進行實驗觀察力的方向，后通過定量分析研究力的大小的順序進行，以便幫助學生體會研究新問題的一般思路；二是注意加強知識的前后聯(lián)系，使得新的概念、規(guī)律在原有知識的基礎上逐漸深化和拓展，更便于理解；三是注重突出結論的形成過程，培養(yǎng)學生觀察、分析和概括的能力。本單元內容的邏輯結構:本單元內容可開發(fā)的教學活動與資源:學校實驗室活動，學生自主探究、小組活動、網(wǎng)絡共享資源。本單元教學重點：安培力洛倫茲力的概念，公式的理解運用。安培力與洛倫茲力的大小計算和方向判斷。本單元教學難點:帶電粒子在磁場中運動的問題。綜合運用牛頓動力學、動量守恒定律、動能定理等觀念處理帶電粒子在磁場、電場等組合或者復合場中運動的綜合性問題。2023新課標要求2.1.1通過實驗，認識安培力。能判斷安培力的方向，會計算安培力的大小。了解安培力在生產生活中的應用。2.1.2通過實驗，認識洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。2.1.3能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動。了解帶電粒子在勻強磁場中的偏轉及其應用。2.1.4會分析質譜儀與回旋加速器的工作原理，并處理簡單的實際問題。單元學情使學生通過安培力和洛倫茲力的學習，進一步提升物理觀念在課程標準中，物理觀念主要包括物質、運動與相互作用、能量三個方面。教材中安排的安培力和洛倫茲力的內容，是學生繼續(xù)從場的觀點認識相互作用的好素材。教材在編寫時一方面注意幫助學生準確地把握概念、規(guī)律的內涵，另一方面注重加強對概念、規(guī)律的靈活應用，以便將相關核心概念與規(guī)律建立聯(lián)系，進一步提煉和升華，形成科學的物理觀念。如在研究安培力時指出“磁場、安培力的問題，在很多方面都與電場、庫侖力的問題相似”。同時，又指出安培力與庫侖力的區(qū)別：“研究庫侖力時，受力的物體是點電荷，點電荷受力的方向與電場的方向相同或相反；但在研究安培力時，受力的物體是通電導線，通電導線受力的方向與磁場的方向、電流的方向不但不在一條直線上，而且不在一個平面里?！币环矫鎺椭鷮W生建立新知與舊知的聯(lián)系，另一方面指出它們的關鍵不同。講完洛倫茲力之后，教材又不失時機地提到，通電導線在磁場中受到的安培力，實際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。另外，教材還注意在不同的地方適時進行點撥和提升，幫助學生進一步從物理觀念的角度學習處理新問題的方法。例如，在本章開始的名人名言中，就用了麥克斯韋的一段話，為本章的學習和研究指明路徑：“電和磁的實驗中最明顯的現(xiàn)象是，處于彼此距離相當遠的物體之間的相互作用。因此，把這些現(xiàn)象化為科學形式的第一步就是，確定物體之間作用力的大小和方向。”再如，在介紹電流的單位時，不僅說明為了紀念科學家安培，還專門加了一個腳注：“安培也是國際單位制的基本單位之一。單元目標內容目標：1．知道什么是安培力，會推導安培力公式F=BILsinθ。知道左手定則的內容，并會用它判斷安培力的方向。了解磁電式電流表的工作原理。2．知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力大小的推理過程。掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。3．了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷。理解洛倫茲力對電荷不做功。．了解電視顯像管的工作原理。理解洛倫茲力對粒子不做功。4．理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。5．會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關。6．知道質譜儀的構造，會應用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的規(guī)律分析相關問題。7．知道回旋加速器的構造和加速原理，理解粒子的回旋周期與加速電場的變化周期的關系。學業(yè)目標：知道什么是安培力，會推導安培力公式F=BILsinθ。知道左手定則的內容，并會用它判斷安培力的方向。知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。知道洛倫茲力大小。知道質譜儀的構造，知道回旋加速器的構造和加速原理.核心素養(yǎng)物理觀念：教材中安排的安培力和洛倫茲力的內容，是學生繼續(xù)從場的觀點認識相互作用的好素材。教材在編寫時一方面注意幫助學生準確地把握概念、規(guī)律的內涵，另一方面注重加強對概念、規(guī)律的靈活應用,以便將相關核心概念與規(guī)律建立聯(lián)系，進一步提煉和升華，形成科學的物理觀念。如在研究安培力時指出“磁場、安培力的問題，在很多方面都與電場、庫侖力的問題相似”。同時又指出，安培力與庫侖力的區(qū)別。一方面幫助學生建立新知與舊知的聯(lián)系，另一方面指出它們的關鍵不同。講完洛倫茲力之后,教材又不失時機地提到，通電導線在磁場中受到的安培力，實際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)?？茖W思維：教材注意活動的編排，引導學生運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面對相關問題進行科學推理，找出規(guī)律，最后形成結論。以問題串的形式引發(fā)學生的思考，為進一步學習指明方向。進而通過分析實驗現(xiàn)象，定性地了解并歸納出洛倫茲力的方向。科學探究：教材在呈現(xiàn)知識時關注學生獲取知識的過程，注意為學生的自主探究搭建平臺，以增強科學探究能力?？茖W態(tài)度與責任：專設一節(jié)“質譜儀與回旋加速器”，作為帶電粒子在勻強磁場中運動的知識在現(xiàn)代科學技術中廣泛應用的實例。在編排時尤其注意通過問題串的設置，激發(fā)學生學習和研究物理的好奇心與求知欲，讓學生在自主解決問題中獲得成就感，在緊密聯(lián)系實際中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。達成評價表水平等級水平標準描述自評互評等級一1．知道什么是安培力，會推導安培力公式F=BILsinθ。2．知道左手定則的內容，并會用它判斷安培力的方向。3．知道什么是洛倫茲力。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向。4．知道洛倫茲力大小的推理過程。5．掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。6．了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷。理解洛倫茲力對電荷不做功。7．理解洛倫茲力對粒子不做功。等級二1．了解磁電式電流表的工作原理。2．理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3．會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關。等級三1．了解電視顯像管的工作原理。2．知道質譜儀的構造，會應用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的規(guī)律分析相關問題。3．知道回旋加速器的構造和加速原理，理解粒子的回旋周期與加速電場的變化周期的關系。單元課時規(guī)劃和活動實施表課時安排建議1.磁場對通電導線的作用力2課時2.磁場對運動電荷的作用力2課時3.帶電粒子在勻強磁場中的運動2課時4.質譜儀與回旋加速器1課時第一單元大單元教學（第1課時）學習規(guī)劃學習內容1.磁場對通電導線的作用力課型課時探究型2課時課時目標1.物理觀念：知道安培力的方向與電流、磁感應強度的方向都垂直。2.科學思維：推導勻強磁場中安培力的表達式，計算勻強磁場中安培力的大小3.科學探究：觀察安培力與哪些因素有關的實驗，記錄實驗現(xiàn)象并得出相關結論。4.科學態(tài)度與責任：通過實驗演示、動手操作儀器，讓學生體驗安培力的特點，將理論聯(lián)系實際。達成評價掌握安培力、電流、磁感應強度三者方向的空間關系（左手定則）。比如：安培力的方向一定與電流、磁感應強度方向垂直，知道電流方向與磁感應強度的方向可以成任意角度；只有當電流方向與磁感應強度的方向垂直時，安培力最大。驅動性問題教科書通過演示實驗，讓學生觀察到導體棒受力后向左或向右運動，受力的方向與磁感應強度的方向和電流的方向有什么樣的關系呢？力的大小又與哪些因素有關呢？引導學生完成這些任務。學習活動1.展示運動的小愛心，激發(fā)學生興趣。2.為什么“心”會轉動？其中會有怎么樣的規(guī)律呢？3.安培力的大小和方向是怎么樣的呢？（1）上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導體棒受力方向是否改變。（2）改變導體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。及時性評價統(tǒng)計學生給出的作用力，進行分析,評價后提出安培力大小和方向的探討方案。引導學生進一步學會觀察、分析、推理，培養(yǎng)學生的科學思維和研究方法。作業(yè)設計通過分層小組題目設計掌握學生掌握安培力概念，會計算安培力的大小判斷安培力的方向。第一單元大單元教學（第2課時）學習規(guī)劃學習內容2.磁場對運動電荷的作用力課型課時研究型2課時課時目標物理觀念：知道什么是洛倫茲力，會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向科學思維：探究洛倫茲力大小的推理過程?？茖W探究：經歷理論推導洛倫茲力大小的過程，啟發(fā)學生主動思考，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和探究能力?？茖W態(tài)度與責任：引導學生進一步學會觀察、分析、推理，培養(yǎng)學生的科學思維和研究方法。達成評價完成小組探究和討論、設計洛倫茲力大小和方向的探究方案，合作處理情景綜合問題。自評、和小組互評。驅動性問題如何由安培力的表達式推導出洛倫茲力的表達式?建議你沿以下邏輯線索思考。1.設靜止導線中定向運動的帶電粒子的速度都是v,單位體積內的粒子數(shù)為n。算出圖1.2-3中一段導線中的粒子數(shù)，這就是在時間t內通過橫截面S的粒子數(shù)。粒子的電荷量記為q,由此可以算出q與電流I的關系。2.寫出這段長為vt的導線所受的安培力F安。3.求出每個粒子所受的力，它等于洛倫茲力F落。這時，許多中間量，如n、S、t等都應不再出現(xiàn)。推導時仍然可以認為做定向運動的電荷是正電荷，所得結果具有普遍性。學習活動電流是如何形成的？陰極射線管接高壓電源時，陰極會發(fā)射電子，進入勻強磁場是怎么偏轉？觀察帶電粒子在勻強磁場中運動的演示實驗：思考帶電粒子的偏轉和哪些因素有關？通過演示思考洛倫茲力的方向怎么判斷？及時性評價對不同小組的課堂活動進行歸納分析，提出探究活動的合理性、可操作性和簡潔性等。作業(yè)設計完成課堂活動。完成小組分層練習。完成作業(yè)反思歸納。第一單元大單元教學（第2課時）學習規(guī)劃學習內容3.帶電粒子在勻強磁場中的運動課型課時研究型2課時課時目標物理觀念：洛倫茲力的概念、性質、特點?？茖W思維：通過洛倫茲力性質與平面幾何知識的結合，分析帶電粒子在磁場中的運動軌跡?？茖W探究：采用洛倫茲力演示儀，通過控制變量法，研究影響電子束運動軌跡的因素。4.科學態(tài)度與責任：研究洛倫茲力在質譜儀、回旋加速器中的應用原理。達成評價完成小組探究和討論、探索粒子軌跡圓形成的問題，合作處理情景綜合問題。自評、和小組互評。驅動性問題帶電粒子在勻強磁場中運動的演示實驗：通過演示實驗。帶領學生通過控制變量法，完成對帶電粒子在勻強電場中運動的分析。得道軌跡圓的半徑公式。一個從定性到定量，并進行實驗驗證，形成物理圖景的完整認識過程。設計例題，計算一個帶電粒子在勻強磁場中所受的重力和洛倫茲力的大小之比。由此讓學生了解，帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力遠大于重力，在這種情況下，重力作用的影響可以忽略。學習活動1、若帶電粒子（不計重力）以沿著與勻強磁場垂直的方向射入磁場，粒子將如何運動？2、勻強磁場中帶電粒子運動軌跡的半徑與哪些因素有關？3、思路:帶電粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力。4、設計典型例題，通過分析計算讓學生掌握半徑公式和周期公式。及時性評價對不同小組的活動效果進行評價，提出小組活動的理性、科學性等。作業(yè)設計完成課堂活動。完成小組分層練習。完成作業(yè)反思歸納。第一單元大單元教學（第2課時）學習規(guī)劃學習內容4.質譜儀與回旋加速器課型課時操作型1課時課時目標物理觀念：知道其工作原理，會解決帶電粒子運動的相關問題.科學思維：通過帶電粒子在質譜儀回旋加速器的運動分析，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用3.科學探究：了解回旋加速器的結構，知道其工作原理，會解決帶電粒子加速的相關問題4.科學態(tài)度與責任：通過質譜儀和回旋加速器在實際生活中的應用，體會科學技術對社會發(fā)展的促進作用。達成評價完成小組合作、商議兩種器材的工作原理問題，能力處理類似原理器材的應用問題。自評、和小組互評。驅動性問題在科學研究和工業(yè)生產中，常需要將一束帶等量電荷的粒子分開，以便知道其中所含物質的成分。這是一個非常實際的應用。利用所學的知識，能設計一個方案，以便分開電荷量相同、質量不同的帶電粒子嗎？在操作上的可行性怎么保證？學習活動1、知識回顧：帶電粒子的磁場中勻速圓周運動的產生條件：粒子垂直進入勻強磁場、粒子只受洛倫茲力規(guī)律：洛倫茲力充當向心力qvB=mv2重要結論：2、學習和掌握質譜儀是科學研究中用來分析同位素和測量帶電粒子質量的重要工具回旋加速器和工作原理，不同類型的加速器比較。4、其他器材的學習：霍爾元件、電磁流量計、磁流體發(fā)電機等。及時性評價對不同小組的學習問題進行歸納分析，對比發(fā)現(xiàn)好的學習方法和方案，評價推廣學習方法。作業(yè)設計完成各種器材原理的掌握，能對實際應用進行分析。完成小組分層練習