中職物理教案504第四節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

主題五電與磁及其應(yīng)用第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用教學(xué)設(shè)計(jì)案例課程內(nèi)容第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課程類型啟發(fā)講授課課時(shí)1學(xué)時(shí)教材內(nèi)容分析本節(jié)主要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解安培力的概念，能利用左手定則判斷安培力的方向。了解直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，能列舉直流電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)控制變量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解安培定律，知道通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)所受安培力的大小與哪些因素有關(guān)，會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。學(xué)情分析學(xué)生在初中雖然學(xué)習(xí)過(guò)安培力，但是沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)判斷安培力方向的方法，也不會(huì)計(jì)算安培力的大小，這兩個(gè)內(nèi)容都是后面理解電動(dòng)機(jī)、磁電式電表的工作原理的基礎(chǔ)，因此都是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。教學(xué)目標(biāo)1．鞏固安培力的概念，了解安培定律，形成安培力的方向由電流方向和磁場(chǎng)方向共同決定、安培力的大小由磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度等因素共同決定等物理觀念，并能用其解釋生產(chǎn)生活中的相關(guān)電磁現(xiàn)象。2．了解建構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)、磁電式儀表等物理模型的方法。了解總結(jié)左手定則、安培定律時(shí)使用的控制變量、綜合、歸納等科學(xué)方法。3．通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察與討論，提高實(shí)驗(yàn)觀察等核心素養(yǎng)。通過(guò)對(duì)磁電式儀表工作原理的了解，增強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用等核心素養(yǎng)。4．了解科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律的過(guò)程，增強(qiáng)精益求精的工匠精神。了解直流電動(dòng)機(jī)和磁電式儀表在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，增強(qiáng)科技傳承的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)重點(diǎn)讓學(xué)生了解左手定則，了解安培定律。教學(xué)難點(diǎn)使用綜合法，歸納左手定則。利用控制變量法探究安培定律。教學(xué)策略讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)了解新知識(shí)，形成新觀念，提高實(shí)驗(yàn)觀察能力，受到科學(xué)方法熏陶。主要教法啟發(fā)式講授、演示實(shí)驗(yàn)、組織合作學(xué)習(xí)主要學(xué)法自主學(xué)習(xí)、觀察實(shí)驗(yàn)、思考討論、合作學(xué)習(xí)教學(xué)資源多媒體課件展示系統(tǒng)、平行導(dǎo)軌架1個(gè)、蹄形磁鐵1個(gè)、導(dǎo)體棒1根（鋁管或銅管）、一號(hào)干電池1節(jié)、單刀開(kāi)關(guān)1個(gè)、導(dǎo)線若干、帶橫桿的鐵架臺(tái)1個(gè)、特大號(hào)鐵氧體蹄形磁鐵3個(gè)、直徑約1mm長(zhǎng)約10cm的銅導(dǎo)體棒1根、學(xué)生電源1臺(tái)、滑動(dòng)變阻器（10Ω2A）1個(gè)、電流表（3A）1個(gè)等。課堂實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前準(zhǔn)備1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以歸納出安培力的方向跟磁場(chǎng)方向和電流方向三者之間的關(guān)系是怎樣的？2.什么是綜合法？3.什么是左手定則？4.什么是歸納法？5.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理是什么？6.通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？7.什么是安培定律？8.磁電式儀表的主要工作原理是什么？1.安排學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)（閱讀教材、觀看老師提供的微課視頻）。2.就學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性地備課，準(zhǔn)備在課堂上學(xué)生討論時(shí)給予指導(dǎo)。對(duì)教材和教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，并與同學(xué)討論其中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，將疑問(wèn)反饋給老師。讓學(xué)生通過(guò)課前自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己不理解的問(wèn)題，準(zhǔn)備到課堂上與同學(xué)討論，與老師交流，解決疑問(wèn)。課堂實(shí)施新課引入創(chuàng)設(shè)情境：現(xiàn)代家庭生活中必備的一些大小電器，如洗衣機(jī)、油煙機(jī)、換氣扇、豆?jié){機(jī)、榨汁機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等（如圖所示）都是利用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。展示圖片、提問(wèn)：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？觀看、思考激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)新課教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)：研究安培力與電流、磁場(chǎng)三者方向之間關(guān)系將一根導(dǎo)體棒（鋁管或銅管）放在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置上，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的位置，使導(dǎo)體棒朝向南北方向，用一節(jié)干電池給導(dǎo)體棒供電。按照表中的順序，分別改變電流和磁場(chǎng)的方向，觀察導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況，將觀察到的現(xiàn)象記錄在表中。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，組織合作學(xué)習(xí)，提問(wèn)：安培力的方向跟磁場(chǎng)方向和電流方向三者之間的關(guān)系是什么？觀看實(shí)驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)、回答：F、B、I三者可以用右手大拇指、中指、食指相互垂直表示，或其他表示法。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象歸納規(guī)律?！舅季S與方法】綜合法綜合法就是把研究對(duì)象的各個(gè)部分、方面和因素聯(lián)合起來(lái)加以研究，從而在整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律的思維方法。綜合是在分析研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，把分析的結(jié)果聯(lián)系在一起，能使各個(gè)部分、要素脫離并列的狀態(tài)，呈現(xiàn)出有機(jī)的聯(lián)系，形成多樣性的統(tǒng)一體，能更深刻地認(rèn)識(shí)對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律。講述傾聽(tīng)讓學(xué)生了解綜合這一科學(xué)方法。左手定則（如圖所示）：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。展示圖片、講解觀看、傾聽(tīng)、理解、記憶讓學(xué)生了解利用左手定則來(lái)判定安培力方向的方法。直流電動(dòng)機(jī)工作原理：利用左手定則可知，磁場(chǎng)對(duì)通電線圈中左側(cè)的導(dǎo)線產(chǎn)生向上的安培力，對(duì)線圈中右側(cè)的導(dǎo)線產(chǎn)生向下的安培力，從而對(duì)線圈產(chǎn)生力矩作用，使它繞著中軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈會(huì)通過(guò)換向器將電流的方向反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，使其繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。回應(yīng)“情境與問(wèn)題”中的問(wèn)題，展示圖片，講解。觀看、傾聽(tīng)、理解、記憶讓學(xué)生了解左手定則在直流電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。演示實(shí)驗(yàn)：研究影響安培力大小的因素將三塊相同的鐵氧體蹄形磁鐵并列放置，用4根導(dǎo)線分別與銅質(zhì)導(dǎo)體棒相連，將導(dǎo)體棒懸掛在磁鐵的兩極之間，如圖所示。1.先用1.0A的電流通過(guò)導(dǎo)線“1、4”給導(dǎo)體棒通電，觀察導(dǎo)線的偏轉(zhuǎn)情況。2.將全部磁鐵向后撤出一定距離，讓導(dǎo)體棒懸掛在磁場(chǎng)較弱的開(kāi)口外側(cè)，再用1.0A的電流通過(guò)導(dǎo)線“1、4”給導(dǎo)體棒通電，觀察導(dǎo)線的偏轉(zhuǎn)情況，與步驟1的情況比較，判斷安培力大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系。3.依然將導(dǎo)體棒懸掛在蹄形磁鐵的兩極之間，用2.0A的電流通過(guò)導(dǎo)線“1、4”給導(dǎo)體棒通電，觀察導(dǎo)線的偏轉(zhuǎn)情況，與步驟1的情況比較，判斷安培力大小與電流大小的關(guān)系。4.保持導(dǎo)體棒懸掛在蹄形磁鐵的兩極之間，用1.0A的電流通過(guò)導(dǎo)線“2、3”給導(dǎo)體棒通電，觀察導(dǎo)線的偏轉(zhuǎn)情況，與步驟1的情況比較，判斷安培力大小與導(dǎo)體棒長(zhǎng)度的關(guān)系。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生合作學(xué)習(xí)：通過(guò)觀察、比較發(fā)現(xiàn)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？觀看實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、合作學(xué)習(xí)、回答：安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、導(dǎo)體棒長(zhǎng)度有關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，得出科學(xué)結(jié)論，了解科學(xué)方法。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)人們歸納出，當(dāng)把一段長(zhǎng)度為l、電流為I的通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)時(shí)，通電導(dǎo)線所受到的安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度l都成正比。這個(gè)規(guī)律最初是由安培發(fā)現(xiàn)的，所以人們把它稱為安培定律。用公式表示為F=BIl式中，F(xiàn)、B、I、l的國(guó)際單位制單位分別為N、T、A、m。講解觀看、傾聽(tīng)、理解、記憶讓學(xué)生了解安培定律。示例在一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一根與磁場(chǎng)方向垂直，長(zhǎng)0.2m的通電導(dǎo)線ab，如圖所示。若導(dǎo)線中通以0.5A由a到b方向的電流，求導(dǎo)線所受安培力的大小和方向。分析本題已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度l、通電導(dǎo)線中電流的大小I，且電流方向與磁場(chǎng)方向垂直，滿足安培定律的條件，運(yùn)用公式即可求出安培力的大小。安培力的方向可以用左手定則進(jìn)行判斷。解根據(jù)安培定律，安培力的大小為F=BIl=0.8×0.5×0.2N=0.08N運(yùn)用左手定則可以判斷出安培力的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲?。展示圖片、講解例題觀看、傾聽(tīng)、理解、記憶讓學(xué)生了解應(yīng)用安培定律解決問(wèn)題的形式與方法。【應(yīng)用與拓展】磁電式儀表的工作原理在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中經(jīng)常使用的電流表、電壓表、多用表等都屬于磁電式儀表。磁電式儀表是應(yīng)用通電線圈在磁場(chǎng)中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，它的構(gòu)造一般如圖所示。組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)、巡視、指導(dǎo)、答疑閱讀、質(zhì)疑讓學(xué)生了解安培定律在磁電式儀表中的應(yīng)用。自由討論本節(jié)的主要內(nèi)容講完了，同學(xué)還有哪些疑問(wèn)，自由提問(wèn)，小組討論，自由搶答。組織學(xué)生自由提問(wèn)、討論，或回答問(wèn)題。向老師提出自己的疑問(wèn)、回答同學(xué)的問(wèn)題。通過(guò)思想的碰撞，發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。歸納總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了左手定則、安培定律及其應(yīng)用，同時(shí)了解了綜合、控制變量實(shí)驗(yàn)等科學(xué)方法。歸納總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容。傾聽(tīng)、記憶幫助學(xué)生鞏固所學(xué)。課后提升書(shū)面作業(yè)實(shí)踐與探索5—4中第1、2題，與同學(xué)討論后，獨(dú)立完成。實(shí)踐活動(dòng)實(shí)踐與探索5—4中第3題，與同學(xué)合作完成。板書(shū)設(shè)計(jì)略。評(píng)價(jià)反饋本節(jié)課堂上學(xué)生回答問(wèn)題得到的分?jǐn)?shù)、批改學(xué)生作業(yè)后將評(píng)語(yǔ)及時(shí)反饋給學(xué)生。教學(xué)反思反思本節(jié)課是否讓學(xué)生通過(guò)自