高中人教版 (2019)磁场对通电导线的作用力教学设计

这是一份高中人教版 (2019)磁场对通电导线的作用力教学设计，共18页。教案主要包含了安培力等内容，欢迎下载使用。
学校
课题
磁场对通电导线的作用力
年级
高二
学科
物理
教材分析
本节课是 2019 版《普通高中物理教科书》物理选择性必修第二册第一章第一节主要讲的是磁场对通电导线的作用力，为后续学习奠定基础。从知识结构上来 说具有承上启下的作用；从物理学角度来说它是力与运动在磁现象中的具体表现；从社会科 技角度来说它又是电动机、电磁炮的基本原理，是改变人们生活方式的非常重要的自然规律。因此本节在磁现象中具有举足轻重的地位。本节课主要是通过实验对安培力及其大小和方向进行认识， 以及用安培力的规律来解释磁电式电流表的工作原理。安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。安培力、电流、磁感应强度三个量方向的空间关系（左手定则）是本节的难点。
学情分析
对于高二的学生已经具备了一定的物理实验操作技能、分析、归纳实验现象的能力，对控制变量法有了一定的认识。通过前面必修知识的学习，已经认识了几种常见磁场的磁感线分布，知道蹄形磁铁磁场的分布情况， 知道牛顿第三定律和电子秤的工作原理，他们已经知道了磁场对通电导线会有作用力， 但对该力的方向以及电流和磁场不垂直也不平行时的一般情况并不了解。而且学生在三维空间的想象和建立上存在障碍，对于复杂的逻辑推理存在困惑，这就需要老师引导帮助他们克服困难。
教学目标
1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。
2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。
3.知道电磁炮的工作原理，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。
教 学 重难点
教学重点：安培力的大小计算和方向判定。
教学难点：安培力的大小计算和方向判定
教 学 准备
用左手定则判定安培力的方向
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
时长
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
创设情境
导入新课
利用电磁炮原理
和回忆磁感应强度，引入安培力概念：通电导线在磁场中受的力称为安培力。
安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？
介绍黎巴嫩撤侨和战争中使用的电磁炮武器。
提出问题 ： 电磁炮原理是什么？
播放有关电磁炮介绍的视频
提出问题：安培力的方向和大小有什么规律？
观看视频，并能注意到安培力的概念。
思考安培力的方向可能与哪些因素有关。
播放视频
4 分钟
探究安培力的方向
实验猜想
提出问题：安培力的方向与那些因素有
关？
抢答：可能与磁感应强度方向、电流方向有关
抢答
激发学生的
兴趣 ， 提高思考的效率
1.5分钟
实验：利用安培力演示器探究安培力的方向。
实验观察要求
1.通电后，安培力沿什么方向？
2.改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？3.交换磁极位置，改变磁场方向，导线受力的方向是否改变 ?
4.分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系。
展示实验观察要求
介绍器材
邀请一位同学上讲台帮忙进行实物展示
按步骤进行操作：
1. 安装好器材后， 闭合开关 ，观察安培力的方向 ，并分别用一端带有不同颜色橡皮泥的吸管表示磁场 、电流 、安培力的方向 ,插在橡皮泥上固
2. 改变电流方向后，闭合开关 ，观察安培力的方向 ，并分别用
一端带有不同颜色橡皮泥的吸管表示磁场 、 电流 、安培力的方向 ，插在橡皮泥上固定。
3. 改变磁场方向， 闭合开关 ，观察安培力方向 ，并分别用一端带有不同颜色橡皮泥的吸管表示磁场 、 电流 、安培力的方向 ，插在橡皮泥上固定。
4. 断开开关，将实验
认识实验器材
观察实验并协助老师调节吸管方向。
实物展台功能。
做演示实验时可以实时投屏到电脑屏幕上 ， 让所有同学都能很好的观察到实验。
6.5分钟
得到的3块带有磁场、电流 、安培力方向的橡皮泥进行旋转 ，旋转到完全一致。
提出问题 ：三者的方向有什么关系？
总结 ：三组实验磁场 、 电流 、安培力方向都不尽相同 ，却能在旋转后一致 ，说明这三个方向之间有一定的规律关系。
观察并回答：相互垂直
总结 ：三能在旋转后一致 ，说明这三个方向之间有一定的规律关系。
左手定则
左手定则：
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；让磁感线从掌心垂直进入，并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。
思考1：如果电流方向与磁场方向不垂直，那么安培力方向与什么有关系呢？
探究磁场与电流方向平行时。通电导杆不受安培力
介绍左手定则 ，并进行示范。
展示图片
分解磁感应强度，B⟂对导体感的安培力方向可以用左手定则 ，那B//对导体杆 的作用力呢？
那我们用实验来试一下吧
使磁场平行于电流方向 ，接通电源 ，观察导体感运动情况以判断安培力情况。
跟着老师一起练习使用左手定则
思考
疑惑
一位同学协助操作 ，其他同学观察并得出结论 ：磁场与电流方向平行时 ，通电导杆不受安培力
实物展台功做演示实验时可以实时投屏到电脑屏幕上，让所有同学都能很好的观察到实验。
6 分钟
思考 2：已知 F、I 的方向时，磁感应强度 B
的方向唯一确定吗？
小组选人，请相关小组讨论
演示安培力方向
选中的学生回答：不一定
小组选人，
对全班进行
分组，在回
答问题时就
可以合作讨
论，有利于
提高学生合
作解决问题的能力。
2 分钟
课堂练习 1.下列各图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流 I、磁场的磁感应强度 B 和通电直导线所受安培力 F 的方向,正确的是( )
全班作答
讲解习题并表扬做对的同学
利用平板进行作答
全班作答，
方便收集学
生答案及分
析正确率，
并表扬答对
的学生能产
生一种促进
学习兴趣的作用
2 分钟
安培定则、左手定则的比较
展示安培定则和左手定则，并举例：两通电导线，电流同向时相吸，相反时相斥，是什么原因呢？
小组选人讲评
思考，小组讨论：使用安培定则和左手定则进行判断。
小组代表回答
小组选人，
对全班进行
分组，通过
小组间的对
比，营造一
种小组间的竞争。
6 分钟
安培力的大小
根据已有经验，猜测安培力大小怎么表示或者与哪些因素有关？
实验
定性判断安培力与磁感应强度、电流、导线长度的关系佐证公 F=BIL
B 与 I 垂直时，F=BIL
B 与 I 平行时，F=0 B 与 I 方向夹 θ 角时，
F=BILsinθ(θ 为 B 与
随机选人
引导学生回答问题
原理讲解：电子秤原理，磁铁受到的作用力与导线收到的作用力大小相等。
操作实验，采用控制变量法，分别增大电流，减小长度，增强磁感应强度，观察示数大小变化
归纳：垂直时，F=BIL平行时，F=0
提出问题：既不垂直也不平行时呢？可以参考判断安培力方向时的做法
引导学生得出结论
回答问题
回忆电子秤原理和相互作用力的知识。
观察实验并进行总结：安培力确实与电流大小、磁感应强度大小和导线长度成正比
思考：分解磁感应强度 B，
在老师的引导下得出结论：
F=BILsinθ(θ为 B 与 I 的方
向夹角)
随机选人，
有利于学生积极思考并提高 注意力
实物展台
做演示实验时可以实时投屏到电脑屏幕上，让所有同学都能很好的观察到实验
1 分钟
10 分钟
3 分钟
I 的方向夹角)
课堂练习 2：一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示，导线上的电流由左向右流过。当导线以左端点为轴在竖直平面内转过 90°的过程中，
导线所受的安培力()
A．大小不变
B．大小由零逐渐增大到最大
C．大小由零先增大后减小
D．大小由最大逐渐减小到零
课堂练习 3：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
设置抢答
进行评讲：
F=BILsinθ,角度由 0增大到 90 度时 sin θ增大，安培力增大
设置全班作答讲评：
F=BILsinθ 中 θ 为 B与 I 的方向夹角。A 选项中夹角为 90。- θ,
sin(90。- θ)=csθ,A项正确。BCD 三项，电流都与磁场垂直，所以是错误的。
表扬做对的同学。
展示电磁炮的题目，分享给学生并做要求：课下完成
抢到的学生回答：选 B
思考，讨论并在平板上选择正确答案
抢答
抢的快，回
答的准体现
学生思维敏捷。
全班作答，
方便收集学
生答案及分
析正确率，
并表扬答对
的学生能产
生一种促进
学习兴趣的作用
6 分钟
课堂小结
1 分钟
板书设计
§1.1 磁场对通电导线的作用力
一、安培力
1. 定义：
2. 方向：左手定则一定有 F ⟂B,F丄I
3.大小：F=BIL（B丄I）
F=0 （B//I）
F=BILsinθ(θ 为 B 与 I 的方向夹角)
教学反思
本节课在教学过程中，注重实例讲解与实验验证，有助于学生形成对安培力的直观认识，提高他们的学习兴趣。在教学过程中，需要关注学生对矢量计算的掌握情况，适时进行辅导，以提高学生解决实际问题的能力。在探究安培力大小与磁感应强度、电流和长度的关系时，有条件的可以使用安培力定量探究仪。因条件限制，在课上没能定量探究，课下给学生分享了相关的视频。