1.1 磁场对通电导线的作用力实验活动设计--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docx

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1、1.1 磁场对通电导线的作用力活动设计活动目标达成本模块通过电磁学内容的学习，进一步培养学生关于电磁场的物质观念、运动与相互作用观念和能量观念。要引导学生通过安培力与洛伦兹力的学习进一步认识场的概念。通过对感应电流等相关问题的科学探究，强调对实验现象和实验结果进行归纳推理的方法，以此提升学生对实验结果定性和定量分析的能力。要利用基于实际情境的问题，让学生了解电磁感应定律、楞次定律等电磁学基本规律在生产生活中的应用，了解电磁振荡的过程、交变电流的产生原理和方式以及高压输电、变压器等的原理，认识常用传感器的基本原理和简单的控制电路。深入认识物理学对现代生活和科技社会发展的促进作用。本节课课标要求：

2、通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。基于此，本节课的目标如下设置：活动目标：1、 物理观念：安培力、左手定则、F=BILSin具体表述：（1）知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向（2）会推导磁场中安培力的表达式，会计算磁场中安培力的大小2、科学思维：科学归纳、科学论证、质疑创新具体体现：（1）通过实验归纳总结安培力的方向判断方法-左手定则（2）通过逻辑推理理论探究安培力大小的公式，对课本的理论推导也要有质疑精神，继续通过实验探究安培力的大小3、科学探究：问题、证据、解释、交流活动对同学们的要求：（1）具有探究的意识，会提出问题并作

3、出猜想（2）实验获取证据，并对结果进行分析处理（3）具有合作意识4、科学态度与责任：科学本质、科学态度、科学伦理、STSE具体体现在：（1）善于发现新问题，学习要有专注的精神（2）具有好奇心与求知欲（3）有将理论知识应用于实践的意识据教学目标，将学生的学习目标提炼如下：学习目标：1.通过实验探究安培力的方向及其大小提升科学探究能力2.通过理论分析安培力的大小培养科学思维素养3.体会从实验现象中寻找联系并总结出规律的科学方法，养成严谨的科学态度活动内容的教材分析本节课选自人教版高中物理选择性必修第二册第一章第一节。安培力是本章的核心内容，在教材中起着承上启下的作用，因为它不仅是与上节知识（磁场性

4、质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础. 这些知识不仅在学习后面的知识要用到，在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力方向与电流、磁场方向的关系的实验探究及安培力大小的实验均是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，有助于培养学生的物理学科的核心素养.对于学生，在知识技能方面，要求学生通过安培力的学习，可以认识安培力，会判断安培力的方向，并且能够计算匀强磁场中的安培力大小，在实验过程中，进一步了解控制变量法，并能灵活运用于自己的学习和生活中，进而在情感上感受到物理学的神奇，发展其对科学的求知欲和好奇心，体验探究过程中的艰辛与喜悦活动背

5、景：高二阶段处于学生选科后学习的转折点，学习任务加剧，学习难度上升，出现了多种问题：1.学生有目标，但学习自觉性和毅力不足，学习动力和自信不足。由于自律能力不够，时间紧任务重，没有做到及时预习和复习巩固，使学习中的问题越积累越多。2.高中学习适应性较差。高二新课程进度快，难度又上了一个台阶。学生学习存在学习方法不得当。学生探索学习方法的意识不强。学习过程中存在着一定的随意性和盲目性，大部分学生没有探索出适合自身情况的学习方法。结合以上问题。在活动设计时着重对学生关注，从三个方面引导学生学习：1、知识上：在初中已了解了简单的电磁现象，但对立体空间的分析能力较弱，对应用左手来判断立体空间中 FBI

6、方向的问题，多数学生感到无从下手，需要借助自制模型帮助学生建立 F、B、I三者方向的空间关系;而且学生对电磁关系缺乏深入的认识，需要通过定量的数字化实验探究加强学生对知识的理解，加深印象。2、能力上：高二学生已经具备了一定的实验能力、观察分析能力以及探究能力，但是学生的抽象思维和空间想象力等方面还处于形成性阶段。3、情感状态：高中学生精力充沛，思维活跃，接受新知识的能力强，充满了强烈的好奇心和求知欲。时间：课下，自习地点：物理实验室，教室待定实验步骤1.提出问题:在问题的思考上,进行初始化的提问,力求问题得到最原始的提问。2.猜想与假设:对于一个未知事物进行理论性上的猜想,以便于接下来进行情景

7、的假设。3.制定计划与设计实验:在符合一定科学依据的基础上,进行猜想与假设的实施,帮助这些猜想得到证明。4.进行实验与搜集数据:严谨的进行实验,并且在过程中记录足够的数据,来完成最终论证的可靠性。5.分析数据,得出结论6.评估7.交流与合作探究安培力方向实验教学模型优点：1、3个方向的立体关系一目了然，将三个物理量的关系用教具表示出来，体会左手定则中三个方向的立体关系。2、可以从多个视角进行观察，真正体会左手定则的实用性统一性3、可以表示出电流与磁场成任意夹角，由模型我们可以看出：无论电流与磁场成多大的角，安培力的方向始终垂直电流也垂直磁场方向。这个过程突破了安培力方向空间关系不好理解的难点。

8、探究安培力大小实验教学优点及创新点1、教材处理：教材中的实验是通电线圈受安培力后来回摆动，安培力的大小根据线圈摆动角度的大小来判断，只能定性的得出电流增大，安培力增大的结论。对处理通电导线与磁场成任意角度时受到安培力大小，教材只是笼统的说：“分析了很多实验事实后人们认识到，通电导线与磁场垂直时受安培力最大，与磁场平行时不受安培力。”然后理论推导出安培力公式：F=BILSin。这种处理方法，不足以让学生信服，而且学生得不到形象深刻的印象。分组实验和教师演示相结合力传感器能准确的测出安培力数值，实验中的安培力的值很小，大约是 0.03而弹簧测力计的精确度为 0.1牛，无法测出；用电流传感器测出电流

9、。微力传感器测出安培力大小。通过旋转磁铁来改变磁场与通电导线的夹角。应具备的对待问题的科学态度收获，重现知识建构过程。2、探究 F与 I的关系操作步骤：1）、调整线框下边缘与磁感线垂直放置 2）、建立表格，将窗口平铺，便于观察3）、将微力传感器调零 4）、接通电源，同时点击自动记录，改变滑动变阻器阻值 5）、结束记录，点击“绘图拟合-线性拟合”3、探究 F与的关系：操作步骤：1）、将线框下边缘与磁场平行放置，同时调整到箭头对应到 0度 2）、建立表格，平铺窗口 3）、点击“变量”增加一个变量 a，点击“公式”函数名设“x”，公式设置为“a*pi/180”4）、将微力传感器调零，接通电源，手动记

10、录第一个位置，之后每旋转 30度记录一次直至 360度，最后“绘图-拟合-正弦拟合”实验结束小组用互联网上传实验结果。实现共享，合作探究。 4、探究 F与 L的关系虽然匝数改变电流也改变，但是在所得的数据中取对应同一电流值时观察结果，就可以得到正确的结论。在数据处理这里有巧妙的处理。5、探究 F与 B的关系磁感应强度在传统的实验室中无法测出，现在有了磁感应强度传感器，可以用实验探究 F与 B的关系。利用 NS之间不同位置处的磁感应强度不同。在底座上安了一个直线导轨方便移动磁铁，改变线圈位置处的磁感应强度。测量安培力，得到实验结果。前期实验1 实验设备神奇的线圈：两节干电池、一个线圈、一块磁铁。

11、线圈会旋转同学们观察实验并思考线圈是满足了什么条件转动的说明：通电导线在磁场中受到力的作用我们称通电导线在磁场中受到的力为安培力实验二提出问题：做出猜想力是矢量，有大小有方向，那安培力的方向可能与哪些因素有关呢？实验目的：实验探究安培力的方向一位同学上台操作实验，其他同学观察并记录实验结果，请同学们观察实验现象，并记录数据实验结论：处理实验数据得出结论通过简单的观察发现 FBI三者不在一个平面内问题提出：那他们有怎样的空间关系呢？小组同学利用教具拼插四种模型。从得到的模型中寻找规律进而得到左手定则。成果展示：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并

12、使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。提出新问题做出猜想如果电池用旧了，将会发生什么现象呢？线圈转动快是因为受到的安培力大，受安培力小转动就慢，那老师的问题是：安培力的大小可能与哪些因素有关呢？思考并回答：电池旧了线圈转动会慢，说明受到的安培力小了。猜想安培力的大小可能跟电流的大小磁场的强弱有关同学们阅读课本 92页看看书上是怎么说的。教材给的结论是 F=BILsin，那是否真的是这样的关系呢？小组合作通过实验验证。阅读课本，并看懂课本上的理论推导a、通电导线垂直磁场放置F=BIL实验探究安培力的大小实验 1探究安培力和电流的关系：引导学生思考如何改变电

13、流的大小？在 F-I图像中得到一条过原点的倾斜直线。学生分组实验，小组内分工合作，定量探究最终得出实验结论实验 2定量的探究安培力与通电导线和磁场的夹角的关系。引导学生思考圆盘指针指在 0度的物理意义。依次旋转至 360度并记录数据。在 F-图像中得到一条正弦曲线。实验 3探究安培力与磁感应强度的关系。展示所用自制教具装置，并播放实验视频。F-B 图像中得到一条过原点的倾斜直线。实验 4第一次接 100匝线圈，第二次接200匝线圈，两种情况下分别改变电流，得到多组数据，对应两种情况，可以清晰的看到在误差允许范围内对应每个电流值对应的安培力在长度加倍的情况下力是加倍的。评价与反馈苏联著名教育实践

14、家和教育理论家苏霍姆林斯基曾经说过：“求知欲，好奇心这是人的永恒的，不可改变的特性。哪里没有求知欲，哪里便没有学校。”1、在本实验活动设计中，充分考虑学生的心理发展水平，以学生的好奇心为切入点，激发学生的学习兴趣，引导学生一步步获取知识。首先，用自制教具，激起学生的探究欲望和认知需要。其次，在实验探究安培力方向大小的过程中，激发学生的探究欲，培养学生科学探究能力。再次，通过开发和自制教具，把抽象的问题具体化，启发学生的思维。2、本活动以学生为主体，以实验为基础，以能力方法为主线的原则，让学生亲历规律的构建过程，从而真正把知识内化，而不是教师把知识“喂”给学生。因此，把活动设计成一个导学解疑总结

15、归纳的过程。把时间，推理，分析数据充分地归还给学生，3、效果反馈：因为是活动的主要工具是平板，练习的反馈及时准确。课下小组合作，学生对安培力方向、大小的掌握达到百分之九十左右，基本完成我们目标。通过课上再讲解跟讨论也已经解决问题。用平板推送两个选择题看看大家掌握的情况进行反馈。分析数据得到结论通过大家的分工合作，我们确实得到了 F=BILsin的关系1、一根长为 0.2m的电流为 2 A的通电导线，放在磁感应强度为 0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是 ( )A0.4 N B0.2 N C0.1 N D0N2、长度为 L、通有电流为 I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为 B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()反思：本实验活动设计能够突出新课程中重过程、重方法、重体验的理念，始终以情景问题为依托，引导学生去思考、总结、归纳，凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的结合。活动中尽可能多地让学生参与实验活动，加深同学们体验实验的实效，取得了很好的效果。学科网（北京）股份有限公司