1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 174.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-22 10:48:27 | ||
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文档简介
人民教育出版社高中《物理》 (选择性必修第二册） 第一章 安培力与洛伦兹力
第一节 磁场对通电导线的作用力
【物理课程标准】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
【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 第一节磁场对通电导线的作用力的内容。在新教材中， 这节内容既是必修三初步对磁现象认 识之后的提升， 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。
本节课在教材演示实验的基础上，利用电子秤和传感器设计相应的分组实验和演示实 验， 让学生动手进行实验探究， 培养他们的科学探究能力， 对实验现象的分析能力， 培养学
生的科学态度， 提升学生的物理学科核心素养， 对安培力的方向和大小建立更加直观的认识。
【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， 他们已经知道了磁场对通电导线会有作 用力，而且在磁感应强度的定义中， 已经知道电流和磁场垂直时受力最大， 平行时则不受力， 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】依据高中物理《课程标准》，以及高中物理学科核心素养在物理观念、科 学思维、科学探究、科学态度与责任等方面的具体要求， 结合学科教学理念、教学内容和学
生的实际认知水平，设定教学目标如下：
（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） 观察磁电式电流表的结构，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。
【教学重点与难点】
教学重点：安培力的大小计算和方向判定。
教学难点：用左手定则判定安培力的方向。
【教法学法】
教法：创设情境法、实验探究法、讲授法
学法：自主探究法、讨论交流法
【教学资源】
多媒体课件、电子秤、导线、蹄形磁铁、学生电源， 线圈， 铁架台、无线力传感器、电 动机、带转盘的磁铁、平板电脑、PASCO 数据记录软件、磁电式电流表。学生分组实验仪器（电
子秤、导线、蹄形磁铁、学生电源，线圈，正方体铁框和磁铁小箭头若干）。
【课时安排】 1 课时
【教学流程】
走进情景，激发兴趣
提出问题，做出猜想
科学探究，归纳规律
学以致用，知行合一
【教学过程】
（一）走进情景，激发兴趣
教师：观看电磁炮视频，激发学生兴趣
学生观看
引入课题:是什么力量推动炮弹，让它获得了如此大的动能。它就是磁场对通电导线的作用 力。
由于这个力是安培在科学研究中最先发现的，所以以他的名字来命名这个力——安培力。 把这个力转化成科学形式的第一步就是要确定他的大小和方向。
（二）提出问题，做出猜想
任务一：观察演示实验一，对安培力的方向做出猜想
教师演示:让导体棒垂直磁场方向放置， 如图所示， 给线圈通电， 观察实验现象， 并回答问题。
问题 1：看到了什么？
问题 2：导体棒动了，说明什么？
问题 3：什么力？
问题 4：谁对谁的作用力？
问题 5：方向朝哪？
问题 6: 能让它向相反的方向运动吗？
学生回答问题。
对安培力方向做出猜想：安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。
教师演示实验验证对安培力方向的猜想。
得出结论：安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。
任务二：分析总结安培力方向特点。
教师引导学生分析：进一步得出安培力方向特点。
安培力与电流和磁场方向都垂直，安培力垂直与电流和磁场方向决定的平面。
学生分组实验：用正方体铁框和彩色磁吸箭头标记方向， 。
教师引导学生通过旋转摆放正方体，得出结论：当电流和磁场方向垂直时，三者方向关系是 确定的。
引导学生进一步发现安培力方向遵循的规律。
启发：有没有什么东西既方便携带，又能帮我们记住三者的关系，方便判断呢？
介绍：左手定则
从实验到理论
任务三：尝试应用左手定则判断下列情况中安培力的方向，并用实验验证。
图片
练习使用左手定则判断下列情况下的安培力方向，并利用分组实验器材验证判断结果。
学生分组实验器材图片：
教师介绍器材：重点介绍器材中电子秤和线圈的作用。
学生分组实验，教师巡视指导。
请学生汇报判断结果和实验现象。（从理论到实验，巩固练习使用左手定则判断安培力，体 验用传感器观察力）
总结：安培力方向特点。
提问：刚才的实验中电流和磁场方向都是垂直的，那如果二者不垂直时，安培力的方向朝那 呢？还能不能用左手定则判断呢？在接下来的学习中会找到答案。
设置悬念，激发学生的求知欲。
基于核心素养的设计意图：学生经历了提出问题、设计方案、动手实验、分析现象、合作交 流等一系列的探究过程，增强了实践的意识，感受到合作探究的乐趣，提升了探究能力。
任务四： 从理论上分析当导线和磁场方向的夹角为 θ时，它受到的安培力多大？
复习:磁感应强度 B 的定义。利用已有知识解决新问题。
由磁感应强度的的定义：
（1）当电流与磁场方向垂直时， F = ILB
（2）当电流与磁场方向平行时， F = 0
教师提问：如果电流和磁场方向既不平行也不垂直，受到的安培力大小会怎样呢？
能不能结合已经学过的知识来解决这个一般的情形。
学生讨论后回答。
教师总结:变不垂直为垂直，是处理这种一般情况的基本思路。
教师提问：利用这个思想能不能解决当电流和=磁场方向不垂直时，安培力方向的判断呢？ 引导学生思考，解决一般情况下安培力方向的判断。
从理论到实验
任务五：观察演示实验二，体会理论与实验相结合的科学严谨性。
演示实验二
教师：介绍实验装置及实验过程
教师提问：如果理论分析正确，屏幕上的力随时间的变化关系图像是什么样的？ 引导学生分析，预测。
实验操作，学生观察。
教师总结：安培力的大小
（1）当电流与磁场方向垂直时， F = ILB
（2）当电流与磁场方向平行时， F = 0
（3）当电流与磁场方向夹 θ 角时， F =F = ILBsinθ
基于核心素养的设计意图：通过学生的理论推导和教师演示实验结果相结合，加深了对电流 与磁场方向有一般夹角时安培力大小的认识， 并且将理论和实验相结合， 再次体现科学探究 的精神。
（三）学以致用
任务六：了解电磁炮的原理
结合课件，引导学生分析电磁炮的原理。
介绍我国的电磁弹射技术，激发学生的爱国情怀。
基于核心素养的设计意图：学生通过所学知识，分析电磁炮的工作原理，体会物理知识在生 活中的应用。
教师结合课件分析工作原理。
（五）课堂总结：请学生回顾这节课收获
（六）课后作业：
1、书面作业：完成课后本节后《练习与应用》第 2 题和第 3 题。
2.、探究任务：了解安培力在生活中的应用。
【板书设计】
1.1 磁场对通电导线的作用力——安培力
一、 安培力的方向
二、 安培力的大小
三、 应用
【教学反思】
第一节 磁场对通电导线的作用力
【物理课程标准】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
【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 第一节磁场对通电导线的作用力的内容。在新教材中， 这节内容既是必修三初步对磁现象认 识之后的提升， 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。
本节课在教材演示实验的基础上，利用电子秤和传感器设计相应的分组实验和演示实 验， 让学生动手进行实验探究， 培养他们的科学探究能力， 对实验现象的分析能力， 培养学
生的科学态度， 提升学生的物理学科核心素养， 对安培力的方向和大小建立更加直观的认识。
【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， 他们已经知道了磁场对通电导线会有作 用力，而且在磁感应强度的定义中， 已经知道电流和磁场垂直时受力最大， 平行时则不受力， 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】依据高中物理《课程标准》，以及高中物理学科核心素养在物理观念、科 学思维、科学探究、科学态度与责任等方面的具体要求， 结合学科教学理念、教学内容和学
生的实际认知水平，设定教学目标如下：
（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） 观察磁电式电流表的结构，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。
【教学重点与难点】
教学重点：安培力的大小计算和方向判定。
教学难点：用左手定则判定安培力的方向。
【教法学法】
教法：创设情境法、实验探究法、讲授法
学法：自主探究法、讨论交流法
【教学资源】
多媒体课件、电子秤、导线、蹄形磁铁、学生电源， 线圈， 铁架台、无线力传感器、电 动机、带转盘的磁铁、平板电脑、PASCO 数据记录软件、磁电式电流表。学生分组实验仪器（电
子秤、导线、蹄形磁铁、学生电源，线圈，正方体铁框和磁铁小箭头若干）。
【课时安排】 1 课时
【教学流程】
走进情景，激发兴趣
提出问题，做出猜想
科学探究，归纳规律
学以致用，知行合一
【教学过程】
（一）走进情景，激发兴趣
教师：观看电磁炮视频，激发学生兴趣
学生观看
引入课题:是什么力量推动炮弹，让它获得了如此大的动能。它就是磁场对通电导线的作用 力。
由于这个力是安培在科学研究中最先发现的，所以以他的名字来命名这个力——安培力。 把这个力转化成科学形式的第一步就是要确定他的大小和方向。
（二）提出问题，做出猜想
任务一：观察演示实验一，对安培力的方向做出猜想
教师演示:让导体棒垂直磁场方向放置， 如图所示， 给线圈通电， 观察实验现象， 并回答问题。
问题 1：看到了什么？
问题 2：导体棒动了，说明什么？
问题 3：什么力？
问题 4：谁对谁的作用力？
问题 5：方向朝哪？
问题 6: 能让它向相反的方向运动吗？
学生回答问题。
对安培力方向做出猜想：安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。
教师演示实验验证对安培力方向的猜想。
得出结论：安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。
任务二：分析总结安培力方向特点。
教师引导学生分析：进一步得出安培力方向特点。
安培力与电流和磁场方向都垂直，安培力垂直与电流和磁场方向决定的平面。
学生分组实验：用正方体铁框和彩色磁吸箭头标记方向， 。
教师引导学生通过旋转摆放正方体，得出结论：当电流和磁场方向垂直时，三者方向关系是 确定的。
引导学生进一步发现安培力方向遵循的规律。
启发：有没有什么东西既方便携带，又能帮我们记住三者的关系，方便判断呢？
介绍：左手定则
从实验到理论
任务三：尝试应用左手定则判断下列情况中安培力的方向，并用实验验证。
图片
练习使用左手定则判断下列情况下的安培力方向，并利用分组实验器材验证判断结果。
学生分组实验器材图片：
教师介绍器材：重点介绍器材中电子秤和线圈的作用。
学生分组实验，教师巡视指导。
请学生汇报判断结果和实验现象。（从理论到实验，巩固练习使用左手定则判断安培力，体 验用传感器观察力）
总结：安培力方向特点。
提问：刚才的实验中电流和磁场方向都是垂直的，那如果二者不垂直时，安培力的方向朝那 呢？还能不能用左手定则判断呢？在接下来的学习中会找到答案。
设置悬念，激发学生的求知欲。
基于核心素养的设计意图：学生经历了提出问题、设计方案、动手实验、分析现象、合作交 流等一系列的探究过程，增强了实践的意识，感受到合作探究的乐趣，提升了探究能力。
任务四： 从理论上分析当导线和磁场方向的夹角为 θ时，它受到的安培力多大？
复习:磁感应强度 B 的定义。利用已有知识解决新问题。
由磁感应强度的的定义：
（1）当电流与磁场方向垂直时， F = ILB
（2）当电流与磁场方向平行时， F = 0
教师提问：如果电流和磁场方向既不平行也不垂直，受到的安培力大小会怎样呢？
能不能结合已经学过的知识来解决这个一般的情形。
学生讨论后回答。
教师总结:变不垂直为垂直，是处理这种一般情况的基本思路。
教师提问：利用这个思想能不能解决当电流和=磁场方向不垂直时，安培力方向的判断呢？ 引导学生思考，解决一般情况下安培力方向的判断。
从理论到实验
任务五：观察演示实验二，体会理论与实验相结合的科学严谨性。
演示实验二
教师：介绍实验装置及实验过程
教师提问：如果理论分析正确，屏幕上的力随时间的变化关系图像是什么样的？ 引导学生分析，预测。
实验操作，学生观察。
教师总结：安培力的大小
（1）当电流与磁场方向垂直时， F = ILB
（2）当电流与磁场方向平行时， F = 0
（3）当电流与磁场方向夹 θ 角时， F =F = ILBsinθ
基于核心素养的设计意图：通过学生的理论推导和教师演示实验结果相结合，加深了对电流 与磁场方向有一般夹角时安培力大小的认识， 并且将理论和实验相结合， 再次体现科学探究 的精神。
（三）学以致用
任务六：了解电磁炮的原理
结合课件，引导学生分析电磁炮的原理。
介绍我国的电磁弹射技术，激发学生的爱国情怀。
基于核心素养的设计意图：学生通过所学知识，分析电磁炮的工作原理，体会物理知识在生 活中的应用。
教师结合课件分析工作原理。
（五）课堂总结：请学生回顾这节课收获
（六）课后作业：
1、书面作业：完成课后本节后《练习与应用》第 2 题和第 3 题。
2.、探究任务：了解安培力在生活中的应用。
【板书设计】
1.1 磁场对通电导线的作用力——安培力
一、 安培力的方向
二、 安培力的大小
三、 应用
【教学反思】