本节课的成功之处就是在一定程序克服了教材中经典实验的“硬”伤:仅由导体棒的左、右摆动的方向能说明安培力方向吗?
经反思值得总结的如下:
1.关于安培力的方向设计符合学生认知规律,实验类比好
在由经典实验结果,得到结果和形成规律;对经典实验进行改进,这样原理、实验相“自洽”,安培力的方向判定才可信。这一处理个人认为较为恰当,效果较好,值得继承。
2.在本节中首次出现的,通电导线与磁场平行时安培力大小,先利用传感器进行实验探究,然后再分析,较课本中直接给出结论要好的多。
3.用高精度的电子称(精度为10-4N),可显示微小安培力的方向,即“称”出安培力的方向。
不足:
在教学中由于将学生分成14组,每组2人。学生小组互助力欠强,教师小组引导较多,在探究安培力方向时耗时较多,使得安培力大小的探究用时较少。如果时间掌控好,会更好发挥微力传感器的作用。在以后的本节课教学中,适宜将学生分成3~4人一组较为适宜。
第三章 磁场
第四节 通电导线在磁场中受到的力
江苏省淮海中学 张中林
[教学目标]
1.知识与技能
(1)知道什么是安培力。能通过实验探究安培力、磁感应强度和电流三者的方向关系。
(2)会用左手定则判断安培力的方向并能探究平行通电导线之间的作用。
(3)通过实验与理论推导得出通电导线在匀强磁场中安培力的表达式。
(4)体会矢量的合成与分解的方法在解决安培力大小问题中的应用。
2.过程与方法
(1)学生通过探究、分析、归纳、运用理解安培力的方向和大小的计算。
(2)学生通过实验操作建立空间模型能力。
3.情感态度和价值观
(1)学生能在探究实验的过程中,体会到在相互交流和合作中可以提高自己的学习能力,增强学生之间的合作意识。
(2)学生通过对实际问题的解答逐步养成发现问题,主动解决问题的习惯。
[重难点]
重点:安培力的方向和大小。
难点:弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。
[教学资源]
1.多媒体课件
2.实验器材:干电池和电池盒、电子秤、金属杆、锡箔、磁铁、自制箭头、开关、细绳若干及传感器等。
[设计思想]
本节在前三节的基础上难度提升了很多,主要是探究通电导线在磁场中所受安培力的方向和磁感应强度与导线方向成θ时的大小,由特殊到一般。由于学生的抽象思维能力和空间想象能力较弱,本节课在设计上主要采取“提出问题—猜想—实验探究—理论分析—得出结论—实验验证”的思路进行,将传统的演示实验改为更简单易行的分组实验,让学生亲身经历研究的过程并感受探究的乐趣。通过对此内容的分析同时也为后两节运动电荷在磁场中的运动问题打下思维基础。
[课堂引入]
活动一: 初识导体棒运动方向与安培力方向的关系――“老实验”“新探究”
设计意图:电子称不可测大小,还可以测方向。仪器仪表的新用途,引导学生的创造性地运用实验。为利用图3.1-3所示实验进行安培力方向的探究铺垫基础,引出安培力。
衔接过渡:因为安培在这个领域的突出贡献,后人把通电导线在磁场中受力到的力命名为安培力。那么今天我们一起继续探究安培力,大家说一般我们从哪些方面研究一个力呢?今天,我们研究一下安培力的大小和方向。
[课堂教学]
活动二:探究安培力(F)方向与磁感应强度(B)方向和电流(I)方向关系。
猜想:安培力方向的影响因素
探究实验一:用精密电子秤探究“称量”安培力的方向的方法。
分组实验:学生利用精密电子秤、细绳、棒的模拟器材探究电子秤“称量”安培力的方向。
实验创意:实验仪器放置于电子秤上清零后,绳对棒的拉力方向竖直向上时,电子秤示数为负,当拉力方向竖直向下时,电子秤示数为正。水平方向施加拉力,电子秤示数为零。
设计意图:将不可“视”的安培力变为可“视”。
探究实验二:探究安培力(F)方向与磁感应强度(B)方向和电流(I)方向关系。
[问题]:请各组讨论提出实验设计方案。
分组实验:学生用支架、导线、锡箔纸、金属棒、磁铁探究安培力(F)方向与磁感应强度(B)方向和电流(I)方向关系。
实验创意:1、突出与模拟器次之间的对比,用类比方法找到安培力的方向。
2、用锡箔代替传统导线,利用其轻柔的特点,可忽略其重力对实验的影响,其偏转方向可较好反映受力趋势。
3、用自制彩色箭头记录实验数据可解决学生描述方向困难的问题。
设计意图:研究磁体水平和竖直方向放置,找到B与I垂直时,安培力方向的特点。
演示实验一:磁铁放置方向既不水平也不竖直时安培力的方向。
实验现象: 锡箔纸不左右摆动。
设计意图:学生很容易认为当磁铁方向转动后,安培力方向不再与B的方向垂直,那么继续利用对比实验找到它们方向关系的实质,进而总结方向判断的方法。
衔接过渡:除了磁铁周围可以产生磁场,通电导线周围也可以产生磁 场,那么两根平行通电导线之间的作用是怎样的呢?
演示实验二:探究平行通电导线之间的作用。
实验创新:学生用两平行锡箔纸体验平行通电导线的作用。
设计意图: 巩固安培力方向的判断方法,体会安培力与磁感应强度和电流之间的关系。
活动三:用力的传感器探究
演示实验:实验探究——安培力大小
实验器材:力的传感器、线圈、转盘、磁铁、导线、电池等。
设计意图: 简单展示当I∥B时,F=0 当I⊥B:时,F = ILB。重点突破当磁场与电流方向不垂直时,线圈在磁场中转动过程中,安培力大小的特点。
猜想:图线的形状特点。
预测:学生会猜想图线是正弦规律。
理论探究——安培力的大小
探究方法:采用矢量合成的方法。
验证:猜想的正确性。
[作业布置]
1.自制简单电动机;
2.通过上网或查阅资料,了解安培力的应用领域。
[板书设计]
§3.4通电导线在磁场中受到的力
课件12张PPT。通电导线在磁场中受到的力——安培力江苏省淮海中学 张中林人教版高中物理3-1第三章第4节安培(1775-1836)法国物理学家。电动力学的创始人,被誉为“电学中的牛顿”借助电子秤,你可以“秤”出哪些安培力的方向?问题1:问题2:如何寻找这些方向的安培力?安培力沿竖直方向安培力沿水平方向猜想:安培力的方向可能与哪些因素有关系?方案设计与实验探究:磁场方向、电流方向 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;让磁感线垂直从掌心进入,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。 判断方法:一.安培力的方向平行通电直导线间的相互作用 演示实验:相吸同向电流反向电流相斥演示实验(安培力实验器)2.电流与磁场方向平行:不受安培力F = 01.电流与磁场方向垂直:安培力最大F = ILB实验结果:3.既不平行也不垂直:磁场对导体棒的作用效果由垂直于电流的分量决定,与平行于电流的分量无关一.安培力的方向 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;让磁感线垂直从掌心进入,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。 判断方法:方法修正:一.安培力的方向左手定则: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。 二.安培力的大小3.既不平行也不垂直:理论推导:结论:F = ILBsinθ
(θ为B与L的夹角)
实验探究:2.电流与磁场方向平行:不受安培力F = 01.电流与磁场方向垂直:安培力最大F = ILB波形像正弦曲线IFBθ1、安培力方向判定:左手定则二、安培力大小计算: F=ILBsinθ小结:一、安培力方向判定:左手定则§3.4 通电导线在磁场中受到的力---安培力作业布置2、自制电动机,设计应用领域。1、通过上网或查阅资料,了解安培力的应用领域;