北师大版（2024）九年级全册（2024）第五节 磁场对通电导线的作用力公开课教案

这是一份北师大版（2024）九年级全册（2024）第五节 磁场对通电导线的作用力公开课教案，共6页。教案主要包含了基本信息，四维教学目标，教学重难点，教学方法，教学过程等内容，欢迎下载使用。
课题：14.5 磁场对通电导线的作用力
课时：1 课时（45min）
教材版本：2024 北师大版九年级全一册
学情：学生已经掌握磁体、磁场、磁感线、电流磁效应；对力与运动有基础认知；左手定则、换向器工作原理为本课最大障碍
二、四维教学目标
物理观念：知道磁场对通电导线有力的作用；理解力的方向和电流方向、磁场方向有关；掌握左手定则；了解直流电动机工作原理、换向器作用；知道动圈式扬声器能量转化。
科学思维【思维训练★】：通过控制变量法探究受力方向影响因素；通过模型拆解理解换向器解决线圈连续转动的逻辑；辨析 “通电就一定受力”“受力就一定运动” 误区（苏格拉底提问）。
过程与方法：经历通电导线在磁场中受力实验，观察线圈转动实验，建立电动机物理模型，提升观察、分析推理能力。
情感态度价值观：了解电动机、扬声器、电磁弹射、磁电式电表在生活、国防中的应用，体会物理推动科技发展。
三、教学重难点
重点：磁场对通电导线有力的作用；受力方向的影响因素；直流电动机工作原理；能量转化：电能转化为机械能
难点：左手定则的使用；换向器的工作原理；平衡位置概念理解
实验器材：蹄形磁铁、金属导轨、直导线、电源、开关、简易线圈、直流电动机模型
四、教学方法
控制变量法、转换法；苏格拉底提问；模型法；五步教学法
五、教学过程（45 分钟）
环节一 情境导入（5min）
【课堂情境】展示电动玩具车、电风扇转动、电表指针偏转图片。
环节二 新知探究 1：磁场对通电导线的作用（12min）
演示实验：课本图 14.5‑2 实验
①闭合开关，导线 ab 通电，导线向右运动→现象：通电导线在磁场中受到力的作用
②保持磁场方向不变，调换电源正负极（改变电流方向），观察导线运动方向反向。
③保持电流方向不变，调换蹄形磁铁 N、S 极（改变磁场方向），导线运动方向反向。
④同时调换磁场、电流方向，受力方向不变。
规律总结
通电导线在磁场中会受到力；力的方向与电流方向、磁场方向两个因素有关；只改变其中一个，受力方向改变；两个同时改变，受力方向不变。
能量转化：电能→机械能
左手定则（科学窗内容）
伸开左手，大拇指与四指垂直共面；磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向；大拇指指向就是通电导线受到磁场力的方向。
⚠易错提示：导线与磁场平行放置时，不受磁场力；只有垂直或者有夹角才受力。
【思维训练标注★控制变量法，多变量结果分析，建立左手定则模型判断受力方向】
环节三 新知探究 2：电动机（18min）
1. 简易线圈实验：把矩形线圈放在磁场中通电
现象：线圈转动大约 90° 之后来回摆动，不能持续转动。
2. 直流电动机模型、换向器作用
核心部件：定子（磁体）、转子（线圈）、换向器（两个半铜环）、电刷
换向器工作逻辑：线圈转过半周，换向器自动改变线圈内部的电流方向，从而改变线圈两边受力方向，保证线圈持续朝同一个方向转动。
3. 实际电动机
直流电动机：玩具、风扇、电力机车；交流电动机：家电洗衣机冰箱。
实践活动拓展：一端全部刮漆，一端刮半漆简易电动机小制作。
4. 动圈式扬声器
原理：通电线圈在磁场中受力运动；变化电流→线圈往复运动→带动纸盆振动发声。
能量转化：电能转化机械能。耳机原理和扬声器相同。
环节四 当堂分层训练（7min）
基础题
1. 关于磁场对通电导线作用力，说法正确的是（ ）
A. 通电导线一定受到磁场力
B. 受力方向只和电流方向有关
C. 同时调换磁场、电流方向，受力方向不变
D. 导线平行磁感线时受力最大
答案：C
2. 直流电动机换向器的作用（ ）
A. 改变外部电路电流方向
B. 改变线圈内部电流方向
C. 增大电流
D. 改变磁场方向
答案：B
提升题
3. 如图，通电导体 ab 在磁场中向右运动，若只调换磁铁磁极，导体运动方向 ；同时调换磁极、电源正负极，运动方向 。（填空）
答案：向左；不变
4. 扬声器工作时能量转化： 。
答案：电能转化为机械能
拓展思考题（教材自我检测 4 改编）
电磁弹射器加速舰载飞机，能量如何转化？
答：电能转化机械能。
环节五 课堂小结 + 作业（3min）
1. 课堂板书梳理核心知识点
2. 课后作业
①教材自我检测 1‑4 题
②实践：尝试自制简易小电动机（选做）
板书设计
#14.5 磁场对通电导线的作用力
1、磁场对通电导线有力的作用
受力方向影响因素：电流方向、磁场方向
同时改变两者，受力方向不变
能量：电能→机械能
左手定则：磁感线穿手心，四指电流，大拇指受力方向
⚠导线平行磁场，不受力
2、直流电动机
平衡位置：线圈平面⊥磁感线
换向器：转过半周，改变线圈内部电流方向，实现持续转动
部件：定子、转子、换向器、电刷
3、动圈式扬声器：通电线圈磁场中受力运动；电能→机械能
配套增值文档一：彩蛋素材（独立文档）
课堂趣味拓展彩蛋素材
1. 趣味科普：福建舰电磁弹射，原理就是磁场对通电导体产生巨大推力，把电能转化舰载机巨大动能，国防科技应用。
2. 小实验素材：简易小电动机制作小提示，为什么一端刮半层漆就可以持续转动？（半周通电受力，半周断电依靠惯性转过平衡位置）
3. 拓展阅读：磁电式电表（电流表电压表）工作原理，线圈通电受磁场力偏转，电流越大偏转角度越大。
4. 课堂思考拓展：如果把电动机转动，用导线接小灯泡，灯泡会不会亮？埋下下一节电磁感应伏笔。
配套增值文档二：学情反思（独立文档）
学情反思与教学优化建议
1. 学生常见易错点
①误区：只要通电，放在磁场一定受力。忽略导线与磁感线平行不受力。
②左手定则极易混淆四指、大拇指代表的物理含义；做题容易把磁场、电流方向搞反。
③分不清换向器改变的是线圈内部电流，不是外部电源的电流，高频错题。
④平衡位置理解困难，很多学生误以为平衡位置不受力，实际是受平衡力。
2. 课堂教学优化
演示实验条件有限的时候，可以播放动画视频辅助，一定要放慢换向器转动四幅图分步解析。
左手定则建议课堂安排 2‑3 道小练习当堂巩固。
区分电动机：有电才动，电能转机械能；和下一节发电机（转动生电，机械能转电能）提前做简单区分，防止学完混淆。
3. 思维训练达成反思
本课大量训练控制变量法，多变量的因果分析；换向器属于工程解决方案，训练学生 “发现问题‑寻找解决方案” 的科学思维。
苏格拉底提问①：玩具车通电之后为什么可以运动？是谁给它施加力？如果断开电源还会转吗？
学生思考发言，教师引出课题：通电之后处在磁场当中的物体会受到力，今天学习磁场对通电导线的作用力。
【思维训练标注】从生活现象提出物理问题，建立猜想。
苏格拉底提问②：两次同时改变磁场、电流方向，受力方向为什么不变？
交流讨论思考题（教材）
1）力的作用是相互：磁体对导线施加力，导线同样对磁体有力。
2）增大电流，导线摆动幅度变大：说明磁场力大小和电流大小有关，电流越大，受力越大。
苏格拉底提问③：线圈为什么转不到一圈？阻碍持续转动的问题在哪？
学生讨论：线圈转到平衡位置，两边受力大小相等方向相反，二力平衡。
?平衡位置：线圈平面和磁感线垂直的位置，此位置线圈受力平衡。
苏格拉底提问④：如果拆掉换向器，通电电动机还能不能连续转动？
【思维训练标注★模型拆解，理解换向器 “改变电流方向” 这个核心解决方案，突破难点】
母题模式，选用全国多地统考改编，单选均 4 个选项
教学建议：实物电动机模型最好课堂进行拆解，学生看见换向器半铜环，理解难度大幅下降。