人教版（2019）选择性必修二 1.1 磁场对通电导线的作用力 教案

选择性必修二第一章第一节磁场对通电导线的作用力
----基于UbD理念的教学设计
一、教学内容与学生分析
1.课程标准
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。
2．教材内容
磁场对通电导线的作用力既是必修三初步对磁现象认识之后的提升内容，也是选择性必修二第一章安培力与洛伦兹力的第一节内容。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；安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
3.学情分析
通过前面的学习，学生已经知道了磁场对通电导线会有作用力，但对该力的大小和方向并不了解。学生已经认识了几种常见磁场的磁感线分布，知道条形磁铁磁场的分布情况，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；对控制变量法有了一定的认识，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。
二、教学目标与评估目标
细化教学目标 教学目标内容 素养类别
学生将理解 通过实验探究理解安培力方向与电流、磁场方向空间关系； 物理知识的相互联系性； 由个别事物的个性认识一般事物的共性这种重要的思想方法。 科学思维、科学探究、科学态度与责任
学生将会知道 安培力概念及其大小计算公式； 安培力方向判定方法———左手定则； 磁电式电流表的工作原理。 物理观念
学生将能够做到 能计算电流和磁场方向垂直及任意角度下的安培力大小； 能应用左手定则判断安培力的方向； 了解磁电式电流表内部结构及其工作原理。 科学思维、科学探究、科学态度与责任
基本问题 通电导线在磁场中受到的力大小和方向如何与如何设计实验进行探究； 安培力与电场力有哪些相同和不同； 本节课学习到哪些物理思想方法。
评估证据 表现性任务 能解释磁电式电流表等工具的工作原理； 能用左手表示安培力方向与磁感应强度方向、电流方向之间的关系。
其他证据 反思：说一说学习了本节课的收获。 课后作业：查找磁炮弹的有关资料、解释基本原理、发射速度的影响因素？
三、任务分解
基于教学内容与学生分析，为了适时评估预设的学习目标达成情况，三解为三个学习任务，通过创设真实实验情境、以结构化问题来引领，引导学生进行实验探究、自主学习、展示交流、评估反馈来构建新知、发展思维、养成品质。具体学习流程图如下：
四、教学活动
任务1： 应用实验活动，探究安培力方向
活动情境：展示如右图所示自制实验装置并演示，引导学生观察提出疑问。
师生活动：
①铁钉和导线为什么会旋转起来？
②铁钉和导线旋转方向与什么因素有关？（基本问题）
③学生分组实验探索自制实验装置旋转原因以及旋转方向的影响因素。（教师收集学生表现情况----证据）
④实验探究：
a.转换为如右下a图所示的实验装置并演示引导学生进行探究体验、学生交流、分析和归纳，得出结论。
b.实验改进问题讨论：观察到导体棒向左运动是不是说明其受到的安培力一定水平向左呢？是否改装实验进一步验证？（基本问题）
------对于这个问题可以借助如上图b图所示的实验进行研究。
⑤启发问题启发学生思考讨论：右手螺旋定则（电流与磁场方向）----左手定则
设计意图：通过创设让学生切身体验的情境，引导学生提出有研究价值的挑战性问题，激发学生主动探究的欲望。通过学生的小组实验、深度思考进行合作探究、体验活动、交流，引导学生建构安培力方向的判断方法，培养学生的协作、分析和归纳能力以及严谨的科学精神。重视学生的学习效果、目标达成情况，通过观察学生的表现情况收集证据并适时引导促进学生探究能力的发展。
任务2：采用结构化问题，研讨安培力大小
活动情境：展示如右图所示自制实验装置。
师生活动：
①问题：转动起步快慢跟哪些因素有关？
②问题：在匀强磁场中，当磁场方向和导线平行时安培力大小如何？
③问题：在匀强磁场中，当磁场方向和导线垂直时安培力大小如何？
④问题：当磁场方向和通电导线之间成任意夹角时安培力大小如何？
⑤问题：一段弯曲的导线ａｂ，ａｂ距离为L，通电流Ｉ，垂直放入磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，此时导线受到的安培力大小为多少呢？
设计意图：以结构化问题引领的方式引导学生开展的思考、交流学习活动，同时评价学生的理解、掌握、分析推理素养。及时关注学生的思维与交流情况，收集证据并适时引导促进学生思维的发展。
任务3：解决实际问题，获得评估证据
活动情境：展示磁电式电流表（用Ｇ表头）的内部结构，如下图所示。演示用试触法给电流表通电后发现其指针向右偏．
师生活动：
①简化一个线圈，让学生解释通电后指针偏转的原因；在学生解释的过程中，引导学生相互交流和评价。
②讨论：如果想让指针向左偏该怎么做？
③解释：螺旋弹簧的作用以及没有螺旋弹簧将发生什么现象？
④评估测试：
a.如右图所示，质量为m的通电导线静止横跨在两根相距L的光滑倾斜导轨上，倾斜角为θ，磁感强度竖直向上，判断电流方向、计算电流大小？
b.安培力与电场力有哪些相同和不同
C.说一说学习了本节课的收获
⑤课后作业：查找磁炮弹的有关资料、解释基本原理、发射速度的影响因素？
设计意图：通过对磁电式电流表工作原理解释、评估测试以及查找电磁炮有关资料，获得学生对这节课学习情况的评估证据，并促进学生对所学知识的灵活迁移。
五、板书设计
六、教学设计反思
以核心素养为纲的新课标对教学提出了新要求。按照传统的教学设计进行施教容易出现教学目标的制定笼统不精确没细化、教学方式策略不恰当、知识缺乏系统性、评估方式单一，没注重目标、评价、教学一致性，教学效果低下。理解为先UbD理念的教学设计是以确定预期结果作为教学起点，选择合适的评估方案，并以深度学习和体验活动作为教学终点的教学设计模式，UbD模式指导的教学设计是根据三个阶段展开的；阶段一确定预期结果，段二确定合适的评估证据，阶段三设计学习体验和教学；这三个阶段彼此联系，相互依存，是一个系统地、连贯地过程，呈现出一种螺旋式的循环结构体；基于 UbD模式的教学设计是以学生能够真正的理解和迁移运用知识为核心，多样化评价方式体现了“教、学、评”一体化的教学评价体系；强调深度理解和高阶思维发展、强调迁移应用和真实问题解决、强调意义建构和批判性反思、强调核问题和大概念形成、强调及时反馈和表现性评估；有利于发展学生核心素养的的教学设计。