探究本地地磁場(chǎng)的教案設(shè)計(jì)

探究本地地磁場(chǎng)的教案設(shè)計(jì)探究本地地磁場(chǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)方案探究式教學(xué)，是一種以學(xué)生為主體，教師扮演引導(dǎo)者、協(xié)助者、促進(jìn)者的角色，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、促進(jìn)協(xié)作、鼓勵(lì)對(duì)話等手段，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造力，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深度理解和有效構(gòu)建的教學(xué)模式。這種教學(xué)方法與現(xiàn)代教育理念和素質(zhì)教育的創(chuàng)新精神高度契合，受到了教育界的廣泛認(rèn)可和重視。在學(xué)習(xí)完《電磁感應(yīng)》這一主題后，我們選定了“探究本地地磁場(chǎng)”作為課題，并在探究式教學(xué)方面進(jìn)行了一些有益的嘗試。以下是對(duì)這次活動(dòng)的簡(jiǎn)要回顧，同時(shí)也期待同行們的寶貴意見(jiàn)。課題確立：在準(zhǔn)備“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這一課時(shí)，我們思考了一個(gè)問(wèn)題：磁生電的方式有哪些？而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，很大程度上取決于磁場(chǎng)的提供方式。常見(jiàn)的磁場(chǎng)來(lái)源包括磁體和電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在查閱資料時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)有教師利用地磁場(chǎng)來(lái)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象。于是，我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生用導(dǎo)線做跳繩，通過(guò)靈敏電流計(jì)檢測(cè)到跳繩時(shí)導(dǎo)線中確實(shí)產(chǎn)生了電流。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生大開(kāi)眼界，也增添了樂(lè)趣，給我們留下了深刻印象。實(shí)驗(yàn)之后，有教師提出：能否測(cè)量出本地地磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？我們意識(shí)到這可能頗具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樵谥袑W(xué)物理教學(xué)中鮮有人涉及這一問(wèn)題。在幾乎要放棄時(shí)，我們意識(shí)到這是一個(gè)極佳的探究課題。探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)過(guò)程而非結(jié)果，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，其意義遠(yuǎn)超知識(shí)灌輸。因此，我們決定將地磁場(chǎng)作為高二學(xué)生在學(xué)完《電磁感應(yīng)》后的一個(gè)探究課題，并不強(qiáng)求結(jié)果的精確性，而是注重學(xué)生對(duì)探究方法的理解和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。我們?cè)O(shè)定了以下目標(biāo)：1.通過(guò)探究讓學(xué)生感受和認(rèn)識(shí)地磁場(chǎng)；2.通過(guò)測(cè)量本地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、問(wèn)題解決能力和綜合應(yīng)用能力；3.提高學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的理解能力；4.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究思維；5.通過(guò)探究地磁場(chǎng)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和自覺(jué)性。準(zhǔn)備階段：提前一周，我們要求學(xué)生搜集有關(guān)地磁場(chǎng)的資料，了解地磁場(chǎng)的特點(diǎn)、狀況和分布，并查明本地（湖北興山）的具體位置。探究階段：一、認(rèn)識(shí)地磁場(chǎng)各小組選派代表，通過(guò)投影儀或幻燈片展示搜集整理的資料，總結(jié)如下：⑴地磁場(chǎng)類似于一個(gè)巨大的條形磁體，其北極位于地理南極，南極位于地理北極；地磁南北極與地理南北極并不完全重合，存在磁偏角。⑵在地理南極，地磁場(chǎng)方向豎直向上；在地理北極，方向豎直向下；在赤道，方向由南向北水平；在南半球，方向由南向北斜向上；在北半球，方向由南向北斜向下。二、認(rèn)識(shí)本地地磁場(chǎng)我們的家鄉(xiāng)湖北興山位于東經(jīng)110.46°、北緯31.14°，因此地磁場(chǎng)方向是斜向下的。三、本地地磁場(chǎng)的測(cè)量方法及原理問(wèn)1：如何測(cè)量本地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度？答：只要測(cè)量出地磁場(chǎng)的水平分量和豎直分量，利用平行四邊形定則即可計(jì)算出地磁場(chǎng)的大小和方向。問(wèn)2：如何測(cè)量地磁場(chǎng)的水平分量和豎直分量？（學(xué)生討論并回答）讓金屬導(dǎo)體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，連接靈敏電流計(jì)，讀取感應(yīng)電流大小，利用閉合電路歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算出地磁場(chǎng)的豎直分量。原理：I=E/R=BLv/RB=IR/Lv問(wèn)3：這種方法可行嗎？（學(xué)生討論）雖然原理可行，但實(shí)際操作難度較大，因?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)難以精確實(shí)現(xiàn)。問(wèn)4：如何改進(jìn)？記錄金屬導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的最大速度和電流計(jì)的最大電流值，因?yàn)樗鼈兪且灰粚?duì)應(yīng)的。問(wèn)5：如何記錄最大速度？如何讓導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)？學(xué)生討論得出以下方法：讓學(xué)生手持導(dǎo)體棒奔跑（不易測(cè)速）；用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（不易測(cè)速）；放在摩托車(chē)上（速度可由速度表讀?。?wèn)6：摩托車(chē)應(yīng)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？（學(xué)生討論）只要保證導(dǎo)體棒水平，摩托車(chē)水平運(yùn)動(dòng)即可。問(wèn)7：如何測(cè)量地磁場(chǎng)的水平分量？受啟發(fā)，讓金屬導(dǎo)體沿水平方向自由落體，測(cè)量高度，記錄電流計(jì)的最大電流，電流與落地速度對(duì)應(yīng)，從而計(jì)算出地磁場(chǎng)的水平分量。問(wèn)8：金屬桿只要水平自由下落可以嗎？不行，必須沿東西方向自由下落，因?yàn)樗椒至渴怯赡现赶虮钡?。?jīng)過(guò)討論和探究，我們找到了實(shí)驗(yàn)方案：通過(guò)將導(dǎo)體棒放在摩托車(chē)上測(cè)量豎直分量；利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量水平分量（導(dǎo)體棒必須沿東西方向）。實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)整理階段：在多方共同努力下，我們用一個(gè)下午的時(shí)間測(cè)得數(shù)據(jù)如下：1.測(cè)量豎直分量相關(guān)數(shù)據(jù)：導(dǎo)體長(zhǎng)度L=5.27m（銅導(dǎo)線拉直固定在竹竿上）速度vxm=30km/h總電阻R=135Ω電流Im=10uA計(jì)算得出：By=3×10-5T2.測(cè)量水平分量相關(guān)數(shù)據(jù)：導(dǎo)體長(zhǎng)度L=5.27m總電阻R=135Ω金屬桿自由下落高度h=3.95m電流Im=15uABx=4×10-5T3.根據(jù)圖1計(jì)算出本地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10-5T，方向與水平方向夾角α=37°。探究后的體驗(yàn)：本課題涉及知識(shí)廣泛，跨越力學(xué)與電學(xué)兩大板塊，對(duì)學(xué)生能力要求高，特別是綜合分析問(wèn)題的能力。將書(shū)本知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，是思維上的飛躍，是再創(chuàng)造的過(guò)程，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。利用身邊器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了物理學(xué)科的樸實(shí)性，物理學(xué)并不總是深?yuàn)W難懂，而是與生活緊密相連。學(xué)生親自查找資料、設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)，經(jīng)歷了完整的探究過(guò)程，增加了學(xué)習(xí)物理的興趣；也鍛煉了意志，體會(huì)到科學(xué)探究的曲折和成功的喜悅。從教學(xué)角度看，新一輪課改對(duì)教師理念的沖擊巨大，如果不改變以教師為中心、忽視學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性的教學(xué)方法，不僅會(huì)被時(shí)代淘汰，更會(huì)被學(xué)生拋棄。在這次探究活動(dòng)中，即使是物理基礎(chǔ)較差或興趣不濃的學(xué)生也表現(xiàn)出色，盡管他們未提出有效方法，但在實(shí)驗(yàn)中最為熱心，探究結(jié)