2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册1.1“磁场对通电导线的作用力”教案（word版教案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册1.1“磁场对通电导线的作用力”教案（word版教案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 10.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-01 08:54:34 | ||
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文档简介
基于深度学习的高中物理教学设计
——以“磁场对通电导线的作用力”为例
一、深度学习理论
深度学习，就是在教师的引领下，学生围绕特定的、具有挑战性的主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。深度学习是涉及高阶的思维学习过程，通过深度学习学生掌握核心的学科内容，锻炼批判性思维与解决复杂问题的技能、有效沟通的技能和协作的技能，形成积极的态度和正确的价值观，学会学习，形成学科思维模式。
在深度学习的过程中，教师决不能以“学生是学习主体”为名撒手不管，而应充分发挥主导作用，为学生学而服务。教师不仅要创设情境，增加学生的活动和体验，更要重视调动学生内心的积极活动和体验。深度学习也是对学习内容深度加工的过程，教师要针对学习内容为学生设置足够多的变式，促使学生抓住学科内容的本质，全面把握知识的内在联系。
二、基于深度学习的教学设计案例
基本教学流程如下：
1、创设情境，激发学生兴趣和质疑
【任务主题1】让学生通过观察、思考，从感性上认识磁场对电流的作用力的方向与磁感应强度方向、电流方向有关。
【教师行为】演示实验：“旋转的液体”
由浅入深地设计问题：
（1）液体为什么会旋转？
（2）这个力的方向和哪些因素有关？
【学生活动】观察实验:电流方向改变，液体旋转方向改变；磁场方向改变，液体旋转方向改变。得出感性判断：这个力是磁场对电流的作用力，方向与电流方向和磁场方向有关。
【设计意图】激发学生兴趣，引发学生质疑和思考，学生能通过观察，从感性上认识磁场对电流的作用力，其方向与电流方向和磁感应强度方向均有关。
2、合作探究，同化新知
【任务主题2】学生通过探究实验认识安培力的方向与电流方向、磁感应强度方向都垂直。
【教师行为】
（1）归纳总结什么是安培力：为了纪念安培在电磁相互作用中的贡献，人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
（2）介绍实验装置。设置合理问题：通电后导体棒会运动吗？为什么会运动？
（3）引导学生设计实验方案。
【学生行为】
（1）四人为一小组设计实验方案，不同组学生进行交流完善，确定最终实验方案。并设计表格如下：
（2）学生按照上述实验方案进行探究，画出通电导线所受安培力的平面图。
（3）学生通过观察、推理得出安培力的方向与电流方向和磁场方向都垂直
【设计意图】让学生体会探究安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，经历设计实验方案、操作、记录、分析、推理的过程，培养学生核心素养。
【任务主题3】引导学生建立三维图来呈现安培力方向与电流方向和磁场方向的关系，并建立用左手定则判断安培力方向的方法。
【教师行为】合理设置问题，多媒体展示F、B、I三维图，鼓励学生自己提出描述F、B、I三者之间的方向关系的方法，并引导学生使用左手定则。
【学生活动】根据三维图，用右手或左手手型来描述F、B、I三者的方向关系，并到讲台前进行展示。
【设计意图】让学生经历自己提出见解解决问题的过程，能激发学生学习兴趣，既体现出学生的独立性、创新性，又激发了学生的合作精神，在探寻中获得快乐和自信。
【任务主题4】认识安培力一定与电流方向和磁场方向垂直，但电流和磁场方向不一定垂直，能逐渐熟练使用左手定则。
【教师行为】
（1）设计问题：
①安倍力方向是否一定与电流方向垂直？
②安倍力方向是否一定与磁场方向垂直？
③电流方向是否一定与磁场方向垂直？
④如果电流方向与磁场方向不垂直，磁感线是否还能垂直穿过手心？这时左手定则怎样应用？
（2）设置训练：
【学生活动】
（1）以小组为单位，思考、讨论教师设置的问题，组间进行交流。
（2）完成教师设置的训练题。
【设计意图】通过多种变式训练，使学生能熟练应用左手定则，训练学生的三维立体感，能恰当地用三视图表达通电导线受力情况。
【任务主题5】推导一般情况下安培力的表达式，体会矢量分析的方法。
【教师行为】
引导学生回顾必修第三册内容，当电流与磁场方向垂直时，，电流与磁场方向平行时F=0。提出问题：电流与磁场方向既不垂直时也不平行时，安培力多大？大屏幕投影下图。
【学生活动】思考并回答。用将矢量B分解的方法或将通电导线进行投影的方法得到一般情况下安培力的公式：。
【设计意图】让学生经历一般情况下安培力表达式的推导过程，体会矢量分解的等效替代方法和从特殊到一般的思维方法。
3、对比分析，加深理解
【任务主题6】比较电流在磁场中某点受到的安培力与电荷在电场中某点收到的静电力的区别。
【教师行为】提出问题
【学生活动】思考问题，小组交流，得出结论。
（1）电荷在电场中某点受到的静电力大小是一定的，等于Eq；而电流在磁场中某处受到的安培力，大小与其在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，安培力等于0，电流方向与磁场方向垂直时，安培力最大，等于BIL。
（2）电荷在电场中某点所受静电力的方向与电场方向相同或相反；而电流在磁场中某处所受安培力的方向则与磁场方向垂直，且垂直于磁场方向和电流方向共同决定的平面。
【设计意图】通过对安培力和静电力的对比，使学生加深对安培力大小和方向的理解。
4、联系实际，学以致用
【任务主题7】让学生利用所学知识解释电磁轨道炮的原理。
【教师行为】播放视频《了不起我的国》，介绍电磁轨道炮的模型，提出问题，让学生解释其原理。
【学生活动】观看视频，聆听介绍，思考问题，组内讨论，小组交流。
【设计意图】引导学生注意区分安培定则和左手定则，了解安培力驱动，体会物理知识与科学技术的关系，激发学生的爱国热情。
【任务主题7】观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理。
【教师行为】
（1）让学生观察实物，并利用实物投影进行放大，让学生看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构建，以及哪些是固定的，哪些是可动的。
（2）合理设置问题，为学生学习磁电式电流表的工作原理搭建台阶。
①线圈的转动是怎样产生的？
②线圈为什么不能一直转动下去？
③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？
④如何根据指针偏转方向来确定电路上电流的方向？
⑤使用时要特别注意什么？
【学生活动】思考、回答问题，组内和小组间交流见解。
【设计意图】通过学习磁电式电流表的原理，加深对安培力大小和方向的理解，体会物理知识和学习生活之间的联系。
三、结语
本节课的教学设计基于深度学习理念，为学生创设了丰富的教学情境，力求激发学生积极的内在学习动机，让学生经历科学探究过程，感受科学探索的乐趣和科学探究的精神； 经历类比推理， 进行科学思维； 应用规律解决实际问题， 认识到物理学与生活、
社会、科技的联系， 形成其科学态度与责任。掌握学科核心知识， 自觉形成物理观念；
教师可以深度学习理论为参考，设计适合探究性学习的课程，提高高中学生的自主学习能力，引导学生发现、思考并解决深层问题，发展高中学生的高阶思维，培养他们的物理核心素养。
——以“磁场对通电导线的作用力”为例
一、深度学习理论
深度学习，就是在教师的引领下，学生围绕特定的、具有挑战性的主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。深度学习是涉及高阶的思维学习过程，通过深度学习学生掌握核心的学科内容，锻炼批判性思维与解决复杂问题的技能、有效沟通的技能和协作的技能，形成积极的态度和正确的价值观，学会学习，形成学科思维模式。
在深度学习的过程中，教师决不能以“学生是学习主体”为名撒手不管，而应充分发挥主导作用，为学生学而服务。教师不仅要创设情境，增加学生的活动和体验，更要重视调动学生内心的积极活动和体验。深度学习也是对学习内容深度加工的过程，教师要针对学习内容为学生设置足够多的变式，促使学生抓住学科内容的本质，全面把握知识的内在联系。
二、基于深度学习的教学设计案例
基本教学流程如下：
1、创设情境，激发学生兴趣和质疑
【任务主题1】让学生通过观察、思考，从感性上认识磁场对电流的作用力的方向与磁感应强度方向、电流方向有关。
【教师行为】演示实验：“旋转的液体”
由浅入深地设计问题：
（1）液体为什么会旋转？
（2）这个力的方向和哪些因素有关？
【学生活动】观察实验:电流方向改变，液体旋转方向改变；磁场方向改变，液体旋转方向改变。得出感性判断：这个力是磁场对电流的作用力，方向与电流方向和磁场方向有关。
【设计意图】激发学生兴趣，引发学生质疑和思考，学生能通过观察，从感性上认识磁场对电流的作用力，其方向与电流方向和磁感应强度方向均有关。
2、合作探究，同化新知
【任务主题2】学生通过探究实验认识安培力的方向与电流方向、磁感应强度方向都垂直。
【教师行为】
（1）归纳总结什么是安培力：为了纪念安培在电磁相互作用中的贡献，人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
（2）介绍实验装置。设置合理问题：通电后导体棒会运动吗？为什么会运动？
（3）引导学生设计实验方案。
【学生行为】
（1）四人为一小组设计实验方案，不同组学生进行交流完善，确定最终实验方案。并设计表格如下：
（2）学生按照上述实验方案进行探究，画出通电导线所受安培力的平面图。
（3）学生通过观察、推理得出安培力的方向与电流方向和磁场方向都垂直
【设计意图】让学生体会探究安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，经历设计实验方案、操作、记录、分析、推理的过程，培养学生核心素养。
【任务主题3】引导学生建立三维图来呈现安培力方向与电流方向和磁场方向的关系，并建立用左手定则判断安培力方向的方法。
【教师行为】合理设置问题，多媒体展示F、B、I三维图，鼓励学生自己提出描述F、B、I三者之间的方向关系的方法，并引导学生使用左手定则。
【学生活动】根据三维图，用右手或左手手型来描述F、B、I三者的方向关系，并到讲台前进行展示。
【设计意图】让学生经历自己提出见解解决问题的过程，能激发学生学习兴趣，既体现出学生的独立性、创新性，又激发了学生的合作精神，在探寻中获得快乐和自信。
【任务主题4】认识安培力一定与电流方向和磁场方向垂直，但电流和磁场方向不一定垂直，能逐渐熟练使用左手定则。
【教师行为】
（1）设计问题：
①安倍力方向是否一定与电流方向垂直？
②安倍力方向是否一定与磁场方向垂直？
③电流方向是否一定与磁场方向垂直？
④如果电流方向与磁场方向不垂直，磁感线是否还能垂直穿过手心？这时左手定则怎样应用？
（2）设置训练：
【学生活动】
（1）以小组为单位，思考、讨论教师设置的问题，组间进行交流。
（2）完成教师设置的训练题。
【设计意图】通过多种变式训练，使学生能熟练应用左手定则，训练学生的三维立体感，能恰当地用三视图表达通电导线受力情况。
【任务主题5】推导一般情况下安培力的表达式，体会矢量分析的方法。
【教师行为】
引导学生回顾必修第三册内容，当电流与磁场方向垂直时，，电流与磁场方向平行时F=0。提出问题：电流与磁场方向既不垂直时也不平行时，安培力多大？大屏幕投影下图。
【学生活动】思考并回答。用将矢量B分解的方法或将通电导线进行投影的方法得到一般情况下安培力的公式：。
【设计意图】让学生经历一般情况下安培力表达式的推导过程，体会矢量分解的等效替代方法和从特殊到一般的思维方法。
3、对比分析，加深理解
【任务主题6】比较电流在磁场中某点受到的安培力与电荷在电场中某点收到的静电力的区别。
【教师行为】提出问题
【学生活动】思考问题，小组交流，得出结论。
（1）电荷在电场中某点受到的静电力大小是一定的，等于Eq；而电流在磁场中某处受到的安培力，大小与其在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，安培力等于0，电流方向与磁场方向垂直时，安培力最大，等于BIL。
（2）电荷在电场中某点所受静电力的方向与电场方向相同或相反；而电流在磁场中某处所受安培力的方向则与磁场方向垂直，且垂直于磁场方向和电流方向共同决定的平面。
【设计意图】通过对安培力和静电力的对比，使学生加深对安培力大小和方向的理解。
4、联系实际，学以致用
【任务主题7】让学生利用所学知识解释电磁轨道炮的原理。
【教师行为】播放视频《了不起我的国》，介绍电磁轨道炮的模型，提出问题，让学生解释其原理。
【学生活动】观看视频，聆听介绍，思考问题，组内讨论，小组交流。
【设计意图】引导学生注意区分安培定则和左手定则，了解安培力驱动，体会物理知识与科学技术的关系，激发学生的爱国热情。
【任务主题7】观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理。
【教师行为】
（1）让学生观察实物，并利用实物投影进行放大，让学生看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构建，以及哪些是固定的，哪些是可动的。
（2）合理设置问题，为学生学习磁电式电流表的工作原理搭建台阶。
①线圈的转动是怎样产生的？
②线圈为什么不能一直转动下去？
③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？
④如何根据指针偏转方向来确定电路上电流的方向？
⑤使用时要特别注意什么？
【学生活动】思考、回答问题，组内和小组间交流见解。
【设计意图】通过学习磁电式电流表的原理，加深对安培力大小和方向的理解，体会物理知识和学习生活之间的联系。
三、结语
本节课的教学设计基于深度学习理念，为学生创设了丰富的教学情境，力求激发学生积极的内在学习动机，让学生经历科学探究过程，感受科学探索的乐趣和科学探究的精神； 经历类比推理， 进行科学思维； 应用规律解决实际问题， 认识到物理学与生活、
社会、科技的联系， 形成其科学态度与责任。掌握学科核心知识， 自觉形成物理观念；
教师可以深度学习理论为参考，设计适合探究性学习的课程，提高高中学生的自主学习能力，引导学生发现、思考并解决深层问题，发展高中学生的高阶思维，培养他们的物理核心素养。