1.1磁場對通電導線的作用力教學設計高二下學期物理人教版選擇性4

課題第1節(jié)磁場對通電導線的作用力課型新授課教學內(nèi)容分析安培力的方向和大小是本節(jié)的重點內(nèi)容，也是這一章的重點內(nèi)容之一。安培力、電流、磁感應強度三者方向的空間關系（左手定則）是本節(jié)的難點，比如：安培力的方向一定與電流、磁感應強度方向垂直，但電流方向與磁感應強度的方向可以成任意角度；當電流方向與磁感應強度的方向垂直時，安培力最大。正確應用左手定則也是本章的難點之一。學習者分析對磁場的理解對學生來說是一個難點，本節(jié)課是通過實驗來增強學生的感性認識，并通過實例分析讓學生理解磁場對通電導線會產(chǎn)生作用力，并進行相關影響因素的探究，實現(xiàn)從感性認識到理性認識的過渡.學習目標確定物理觀念：知道安培力的方向與電流、磁感應強度的方向都垂直?？茖W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(jié)論?？茖W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。學習重點難點教學重點：安培力的方向和大小教學難點：安培力、電流和磁感應強度三者的空間關系5.學習評價設計從知識獲得、能力提升、學習態(tài)度、學習方法、思維發(fā)展、價值觀念培育等方面設計過程性評價的內(nèi)容、方式與工具等，通過評價持續(xù)促進課堂學習深入，突出診斷性、表現(xiàn)性、激勵性。體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)發(fā)展的進階，課時的學習評價是單元學習過程性評價的細化，要適量、適度，評價不應中斷學生學習活動，通過學生的行為表現(xiàn)判斷學習目標的達成度6.學習活動設計教師活動學生活動環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動1初次見面也沒有什么禮物送給大家，我做了一個小愛心，送給大家，希望大家喜歡。(播放動圖、音頻）問題：為什么“心”會轉(zhuǎn)動？其中會有怎么樣的規(guī)律呢？通過前面的學習我們知道了磁場對通電導線會有力的作用。安培在這方面有杰出的貢獻，為了紀念他，我們把通電導線在磁場中所受的作用力叫做安培力。電流的單位是A，說的就是他。大家應該熟悉了吧。我們高一學習力的時候，知道力的三要素是力的大小，力的方向和作用點。通電導線在磁場中所受的作用力作用點肯定在導線上。問題：安培力的大小和方向是怎么樣的呢？學生活動1觀看播放的動圖音頻回憶已學習過得內(nèi)容，對于通電導線在磁場中會受力這一結(jié)論下肯定結(jié)論，同時思考下一階段的內(nèi)容?；顒右鈭D說明：學生討論，教師借機導入新課。由已知內(nèi)容過度進入未知內(nèi)容，能有效激發(fā)學生的求知欲。環(huán)節(jié)二：新課教學教師活動2（一）安培力的方向?qū)嶒炋骄拷M裝好器材，進行實驗，觀察導體棒受力方向。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。實驗結(jié)果分析試畫出下述兩實驗結(jié)果的正視圖：安培力方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面很難觀察到具體的關系，換成立體圖就更加清晰。通過用立方體的方式簡單描述F、B、I的關系，比較之后，你能用簡潔的方法表達F、B、I方向的關系？問題：如何更加精確的判斷安培力的方向呢?左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向通電導線電流可以產(chǎn)生磁場，我們在上面的實驗基礎上把磁鐵換掉，用通電導線來替代，它們之間的作用力是怎么樣的呢？利用左手定則對實驗進行簡單的分析。演示：平行通電直導線之間的相互作用（閱讀）如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運用學過的知識進行討論并做出預測，然后用實驗檢驗你的預測。（二）安培力的大小研究一個力除了方向還有大小。（播放動圖）通過前面的學習我們已經(jīng)知道：垂直于磁場B放置、長為L的一段導線，當通過的電流為I時，所受的安培力F為：F=ILBIL是電流元，相當于電場中的q，磁感應強度B和電場強度E對應，那么整個公式就和F=qE相對應了。①當磁感應強度B的方向與導線方向垂直時F=ILB②當磁感應強度B的方向與導線方向平行時F=0.問題：如果通電導線與磁場方向既不平行也不垂直時呢？磁感應強度B是一個矢量，可以進行分解，把磁感應強度B分解為兩個分量：①一個分量與導線垂直B1=Bsinθ，②另一分量與導線平行B2=Bcosθ，其中平行方向的B2不產(chǎn)生安培力，導線所受的安培力只是垂直方向的B1產(chǎn)生，由此又得：F=ILBsinθ（F依然垂直與BI組成的平面）其中I是通過導體的電流，L是通電導線的長度，B為磁感應強度。這里要注意公式中“L”的理解。學生活動2眾多實驗表明：通電導線在磁場中所受安培力的方向與電流方向、磁感應強度的方向都垂直注意觀察我們看到力的方向與電流方向是垂直的，而磁感線的方向從N到s，力也與它垂直。即安培力的方向與導線、磁感應強度方向都垂直。也就是說，安培力的方向總是垂直于導線和磁感應強度方向所在的平面。通過觀察動圖得出結(jié)論①同向電流相互吸引，②反向電流相互排斥。分析：如圖所示的通電導線在磁場中，利用左手定則我們知道水平方向的導線受力相互抵消，只有豎直方向的導線受力，所以有效長度L：從起點到終點的長度。（當然BI不垂直時，要進行矢量分解）活動意圖說明通過實驗演示說明，得出有關于安培力的方向。通過推導得出安培力的大小。環(huán)節(jié)三：磁電式電流表的原理教師活動3同學們已多次使用過電流表，知道它的用途和一些主要參數(shù)，請同學們觀察磁電式電流表，通過以下幾個問題學習磁電式電流表的結(jié)構(gòu)和原理。（1）磁電式電流表又哪些構(gòu)建組成？（2）線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的？（3）線圈為什么不能一直轉(zhuǎn)動下去？（4）為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱？（5）磁電式電流表表盤刻度為什么是均勻的？（6）如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向？1．結(jié)構(gòu)圖中磁電式電流表各部件分別為：刻度盤、指針、蹄形磁體、極靴(軟鐵制成)、螺旋彈簧、線圈（繞在鋁框上）、圓柱形鐵芯(軟鐵制成)。2．原理通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)，線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧發(fā)生形變，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動。當兩者的力矩平衡時停止轉(zhuǎn)動，指針停止在表盤的某個位置指示出示數(shù)。FF那么，電流表表盤上的刻度為什么是均勻的？FF安培力產(chǎn)生的力矩M與此同時，螺旋彈簧相對于平衡位置轉(zhuǎn)過的角度為θ，產(chǎn)生的反抗力矩為M2=可得θ=所以，指針偏轉(zhuǎn)的角度θ與I成正比，因此只要測得θ便可測電流I，所以指針的刻度盤是均勻的。線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向可以知道被測電流的方向。另外，線圈繞在鋁框上，指針與鋁框固定，當鋁框在磁場中隨線圈轉(zhuǎn)動時，便會在鋁框中形成渦流，阻礙鋁框的轉(zhuǎn)動，這會使指針迅速地停止轉(zhuǎn)動，便于讀數(shù)。3.優(yōu)缺點優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流。缺點：線圈的導線很細，允許通過的電流很弱。4.靈敏度可以通過增加線圈的匝數(shù)、增大磁鐵的磁感應強度、增大線圈的面積等方法提高靈敏度。學生活動3學生觀察磁電式電流表，結(jié)合提出的問題，激發(fā)學生的探索欲望認識磁電式電流表通過動畫演示理解安培力的轉(zhuǎn)動作用。在沒有電流時，線圈處于平衡位置，指針指在零點；當有電流時，線圈將受到安培力而轉(zhuǎn)動。極靴與圓形鐵芯之間的磁場總是沿著半徑方向，這樣，無論線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都與磁感線平行，從而左右兩邊受到的安培力始終和線圈平面垂直?；顒右鈭D說明培養(yǎng)學生們學會用物理知識分析問題，并作簡單推理的能力。使課堂更加活潑流暢，不失趣味性。體會學以致用的快樂！7.板書設計8.作業(yè)與拓展學習設計安培力與靜電力、安培定則與左手定則的比較1．安培力與靜電力的比較比較項目安培力靜電力定義通電導線在磁場中所受的力電荷在電場中所受的力公式F＝IlBsinθ(θ為I、B的夾角)F電＝qE方向F⊥B，F(xiàn)⊥I(三維空間)，即F垂直于B、I確定的平面(左手定則)F電的方向與E的方向相同或相反(正電荷相同，負電荷相反)2.安培定則與左手定則的對比理解安培定則左手定則用途判斷電流產(chǎn)生的磁場方向判斷通電導線在磁場中的受力方向因果關系電流是因，磁場是果電流和磁場都是因，安培力是