1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-26 15:47:00 | ||
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文档简介
教学设计
课题 磁场对通电导线的作用力
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节是磁场的力学特征及其应用大单元下划分的第一个小单元内容，属于磁场力的特征（宏观）这一小单元，关系如下： 磁场对通电导线的作用力——安培力，是磁场以及电磁学的重要学习内容之 一，本节的核心内容主要是安培力方向的判断方法以及安培力的表达式。通过演 示实验和实验探究的方式深入学习磁场对通电导线的作用力，掌握其方向的判断 方法和计算表达式。 通过本节内容的学习，加深学生对“安培力”的认识，同时也为后面“洛伦兹力”以及“电磁感应”的学习奠定基础。教学中，还通过磁电式电流表工作原理的学习，了解安培力在生产实践中的应用，注重培养学生利用物理知识解决实际问题的意识与能力。
学习者分析
在必修三《电磁感应与电磁波初步》中，学生已经学习了关于磁场的一些基本概念、基本性质，为继续深入学习磁现象奠定了知识基础。在学习磁感应强度时，通过实验探究结合比值定义的方法得出磁感应强度的表达式，为探究安培力大小表达式奠定了基础，既可以通过理论推导的方式让学生得出安培力的表达式，也可以通过实验探究探索安培力大小的影响因素，最终归纳总结得出安培力表达式。 此外，学生在前面学习了电场、重力场等知识，通过类比可以加深学生对“场”这一特殊物质的认识；在分析安培力与洛伦兹力的关系，从宏观现象到微观现象逐步深入认识磁现象的本质时，前面所学的静电场以及电路的知识为学生打下了理论分析的基础。 经过高一必修模块的学习，学生已具备应用逻辑分析、模型建构、数学方法等论证方法解决物理问题的能力；通过物理实验探究，已具备从观察现象、提出问题、提出假设或猜想、设计方案验证猜想、总结得出结论的基本科学探究能力。 学生对一些生活中的物理现象有着浓厚的学习兴趣，但是有时候又难以应用物理知识解决实际问题，导致物理知识的学习与实际应用被割裂；在高一阶段的学习中，学生处理的物理问题大多是二维平面的，在本单元中判断安培力与洛伦兹力的方式使用的左手定则是三维空间的，对学生的空间想象能力有较高的要求，对大多数学生来说有一定的难度。
学习目标确定
1.掌握安培力的概念，了解安培力的产生条件,会用左手定则判断安培力的方向。(物理观念) 2．掌握安培力大小的计算公式，并能进行有关计算。(科学思维) 3．经历安培力方向的探究过程，进一步理解安培力方向的判断方法。(科学探究) 4．通过磁电式电流表的结构和原理分析、体会科学技术对社会发展的促进作用。(科学态度与责任)
学习重点难点
学习重点： 安培力的方向以及一般表达式。 学习难点： 安培力方向的判断方法--左手定则，安培力方向(F)、磁感应强度方向(B)、电流方向(I)三者之间三维的空间关系。 由安培力特殊表达式F=ILB通过矢量分析的方法推导出一把表达式 F = ILB sinθ的过程。
学习活动设计
教师活动学生活动环节一：单元线索导入教师活动1 奥斯特发现通电导线能使磁针发生偏转，不仅开启了研究电与磁联系的序幕，还使人们认识了这种神奇的“力”。 这种力还能应用到交通工具上，让电动车行驶在街头；应用到先进武器上上，射出数倍音速的电磁炮；应用到科学研究和工业生产中，将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分……未来的某一天，可能还会应用到发射塔上，发射航天器……。 要实现这个愿望，本单元学习就要重点思考并解决以下几个问题： 磁场对通电导体的作用力究竟有什么特点？ 电荷定向移动形成电流，那么磁场对运动的电荷是否也有作用力呢？ 如果运动电荷受到磁场的作用力，那么运动电荷在磁场中的运动有什么特点？ 磁场对通电导体和运动电荷有力的作用，那么我们可以利用这一特性做什么呢？ 带着这些问题，就让我们一起去探究这种神奇的作用力吧！学生活动1 认真听讲，观看展示图片。 记录并思考教师提出的问题。 小组合作，相互讨论，初步猜测问题答案，并制定出学习预案。活动意图说明： 先将本单元要学习的重要知识以叙事的方式展示给学生，然后将本单元的重要知识点及其相互联系以问题的形式展示给学生，让学生先了解本单元的学习重点。环节二：单元主题任务导入教师活动2 （1）播放电磁炮的发射过程 实验演示电磁炮的发射过程 引入单元主题任务1：电磁炮的发射原理是什么？ 子任务1：演示实验中通电铜导管受的力是什么力？ 引导设问：我们在探究一个力时需要探究它的哪些因素？ 引出核心任务如下： 核心任务1：那么怎样探究安培力的方向？ 学生活动2 1.观看视频和演示实验，思考教师提出的问题。 2.（子任务1）学生自主查阅资料，完成子任务1：安培力 思考并回答引导提问： 需要探究它的大小、方向、作用点（非主要因素）。 （核心任务1）小组讨论，对核心任务进行初步分析和解决。活动意图说明： 大单元教学注重问题的真实性和情景性，通过安培力的实际应用引入问题，激发学生学习兴趣和探索欲望。对单元任务和核心任务进行细化，启发学生分步骤解决问题的思路，降低问题的难度，从而提高解决问题的效率。环节三：探究安培力的方向（左手定则）教师活动3 （1）将核心任务分解为子任务，引导学生分析问题： 子任务2：安培力的方向与哪些因素有关？ 子任务3：探究安培力的方向用什么方法？ （2）探究安培力的方向 教师将下图所示的安培力演示仪、电池、导线、开关、橡皮泥、黄黑蓝三种颜色的箭头发给学生。 教师在学生探究的过程中，走入各小组，对有困难的小组进行适当指导，并对各小组的学习情况进行记录评价。 （3）在学生结束探究活动1后，引入左手定则。大家已经初步探索出来安培力方向、电流方向、磁感应强度方向三者的关系。展示左手定则图片，让学生使用左手定则对安培力方向探究的过程进行验证。 学生活动3 1.（子任务2）猜想：安培力的方向可能和磁场方向、电流方向有关。 （子任务3）思考并回答，控制变量方法探究安培力方向。 2.探究活动 1：探究安培力的方向学生进行小组分工合作，在教师的指导下通过小组合作的方式探究安培力的方向。 采用控制变量法，利用黄黑蓝三种箭头分别代表安培力方向、电流方向、磁感应强度方向，得出三者间的关系，做好实验过程记录。 子任务2得以解决， 从而解决核心任务1。 3.学生使用左手定则验证探究安培力方向的过程，最终掌握使用左手定则判断安培力的方向。 环节四：安培力的大小教师活动4 (1)引入核心任务2：如计算安培力的大小？将核心任务分解为子任务，引导学生分析问题： 子任务4：安培力的大小与哪些因素有关？ 子任务5：如何推导安培力的一般表达式？ (2)引导学生回顾 “磁感应强度”的大小，通电导线垂直放入匀强磁场中时，通电导线受到的安培力最大，即F＝ILB。由矢量分析推导安培力表达式。 学生活动4 1.小组交流讨论， 搜集资料提出方案。 （子任务4）猜想：安培力的大小可能和电流大小、磁感应强度通电导线长度有关。 （子任务5）回答：根据磁感应强度得出过程推导安培力表达式。 学生思考教师提问，根据教师的提示，小组交流讨论，分别计算B//与B⊥对通电导线的作用力。 推理过程： B⊥＝Bsin θ B//＝Bcos θ 其中B//对通电导线没有作用力，导线所受的安培力只是B⊥ 产生的。由此得到 ： F＝ILBsin θ 活动意图说明： 对核心任务进行细化，启发学生分步骤解决问题的思路，降低问题的难度，从而提高解决问题的效率。通过提示学生利用矢量分析的方法,对矢量进行分解后,分别计算各个方向上的安培力,体会矢量运算方法解决复杂物理问题的优势,发展学生的科学思维能力。环节五：磁电式电流表教师活动5 (1)展示磁电式电流表的结构图，介绍其工作原理。 展示通电线圈在安培力的作用下发生转动从而是螺旋弹簧发生形变产生弹力，当安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时，线圈不再转动。 提问：磁电式电流表怎样显示测试电流的大小？ (2)回归单元主题任务1：电磁炮的发射原理是什么？学生活动5 1.学生观察教师展示的图片，结合教师的讲述，思考磁电式电流表的工作原理。 学生小组内部交流讨论，通过观 察，磁感应强度 B 以及线圈在磁场中的长度L不变，由F = ILB可知，当F 与I成正比，I增大时，F增大，弹簧形变越大，指针偏转角度越大；其次当电流方向改变时，指针偏转方向也会改变。 根据讨论结果回答提问。 2.根据本节课所学知识，再次回答单元主题任务（比第一次回答要详细科学，并结合本节课内容所学）活动意图说明 通过安培力实际应用，巩固学生知识，体会物理知识与科学技术的关系，培养学生利用物理知识解决实际问题的意识。环节六：总结教师活动6 引导学生，以小组派代表回顾本节重点知识。 引出思考问题：电荷定向移动形成电流，大家猜想下磁场对运动电荷有没有作用力？学生活动6 1.小组合作，代表回答问题 2.思考问题，进行下一学习内容的预习。活动意图说明 回顾知识要点，巩固新知。启发学生思考，增强前后课时联系。
板书设计
作业与拓展学习设计
学业达标 1．图1.1-9的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图1.1-9甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。（本书用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“× ”表示磁感线垂直于纸面向里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“ ”表示电流垂直于纸面向里。）（预计2分钟） 2.在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。（预计3分钟） 素养提升 3．图1.1-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。 （1）导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。 （2）当 n ＝ 9，l ＝ 10.0 cm，I ＝ 0.10 A，m ＝ 8.78 g时，磁感应强度是多少？（预计5分钟） 拓展学习 4．有人做了一个如图1.1-12所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？（预计15分钟）
教学反思与改进
本节课的实验应做到应做尽做，如果因条件等因素限制可适当选用视频展示，只有让孩子亲自动手或亲眼看到，才能让学生体验探究科学的过程和乐趣。 小组合作应做到及时评价，如量化考核或者当堂评价，也可采取小组互评。在小组合作时候，也要注意到个别学生的学习，照顾到个别后进生的学习进度，可单独进行指导，避免后进生和个别学生不参与活动。 要重视学生自主总结，锻炼学生自主总结的能力，从而养成良好的自主学习习惯。
课题 磁场对通电导线的作用力
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节是磁场的力学特征及其应用大单元下划分的第一个小单元内容，属于磁场力的特征（宏观）这一小单元，关系如下： 磁场对通电导线的作用力——安培力，是磁场以及电磁学的重要学习内容之 一，本节的核心内容主要是安培力方向的判断方法以及安培力的表达式。通过演 示实验和实验探究的方式深入学习磁场对通电导线的作用力，掌握其方向的判断 方法和计算表达式。 通过本节内容的学习，加深学生对“安培力”的认识，同时也为后面“洛伦兹力”以及“电磁感应”的学习奠定基础。教学中，还通过磁电式电流表工作原理的学习，了解安培力在生产实践中的应用，注重培养学生利用物理知识解决实际问题的意识与能力。
学习者分析
在必修三《电磁感应与电磁波初步》中，学生已经学习了关于磁场的一些基本概念、基本性质，为继续深入学习磁现象奠定了知识基础。在学习磁感应强度时，通过实验探究结合比值定义的方法得出磁感应强度的表达式，为探究安培力大小表达式奠定了基础，既可以通过理论推导的方式让学生得出安培力的表达式，也可以通过实验探究探索安培力大小的影响因素，最终归纳总结得出安培力表达式。 此外，学生在前面学习了电场、重力场等知识，通过类比可以加深学生对“场”这一特殊物质的认识；在分析安培力与洛伦兹力的关系，从宏观现象到微观现象逐步深入认识磁现象的本质时，前面所学的静电场以及电路的知识为学生打下了理论分析的基础。 经过高一必修模块的学习，学生已具备应用逻辑分析、模型建构、数学方法等论证方法解决物理问题的能力；通过物理实验探究，已具备从观察现象、提出问题、提出假设或猜想、设计方案验证猜想、总结得出结论的基本科学探究能力。 学生对一些生活中的物理现象有着浓厚的学习兴趣，但是有时候又难以应用物理知识解决实际问题，导致物理知识的学习与实际应用被割裂；在高一阶段的学习中，学生处理的物理问题大多是二维平面的，在本单元中判断安培力与洛伦兹力的方式使用的左手定则是三维空间的，对学生的空间想象能力有较高的要求，对大多数学生来说有一定的难度。
学习目标确定
1.掌握安培力的概念，了解安培力的产生条件,会用左手定则判断安培力的方向。(物理观念) 2．掌握安培力大小的计算公式，并能进行有关计算。(科学思维) 3．经历安培力方向的探究过程，进一步理解安培力方向的判断方法。(科学探究) 4．通过磁电式电流表的结构和原理分析、体会科学技术对社会发展的促进作用。(科学态度与责任)
学习重点难点
学习重点： 安培力的方向以及一般表达式。 学习难点： 安培力方向的判断方法--左手定则，安培力方向(F)、磁感应强度方向(B)、电流方向(I)三者之间三维的空间关系。 由安培力特殊表达式F=ILB通过矢量分析的方法推导出一把表达式 F = ILB sinθ的过程。
学习活动设计
教师活动学生活动环节一：单元线索导入教师活动1 奥斯特发现通电导线能使磁针发生偏转，不仅开启了研究电与磁联系的序幕，还使人们认识了这种神奇的“力”。 这种力还能应用到交通工具上，让电动车行驶在街头；应用到先进武器上上，射出数倍音速的电磁炮；应用到科学研究和工业生产中，将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分……未来的某一天，可能还会应用到发射塔上，发射航天器……。 要实现这个愿望，本单元学习就要重点思考并解决以下几个问题： 磁场对通电导体的作用力究竟有什么特点？ 电荷定向移动形成电流，那么磁场对运动的电荷是否也有作用力呢？ 如果运动电荷受到磁场的作用力，那么运动电荷在磁场中的运动有什么特点？ 磁场对通电导体和运动电荷有力的作用，那么我们可以利用这一特性做什么呢？ 带着这些问题，就让我们一起去探究这种神奇的作用力吧！学生活动1 认真听讲，观看展示图片。 记录并思考教师提出的问题。 小组合作，相互讨论，初步猜测问题答案，并制定出学习预案。活动意图说明： 先将本单元要学习的重要知识以叙事的方式展示给学生，然后将本单元的重要知识点及其相互联系以问题的形式展示给学生，让学生先了解本单元的学习重点。环节二：单元主题任务导入教师活动2 （1）播放电磁炮的发射过程 实验演示电磁炮的发射过程 引入单元主题任务1：电磁炮的发射原理是什么？ 子任务1：演示实验中通电铜导管受的力是什么力？ 引导设问：我们在探究一个力时需要探究它的哪些因素？ 引出核心任务如下： 核心任务1：那么怎样探究安培力的方向？ 学生活动2 1.观看视频和演示实验，思考教师提出的问题。 2.（子任务1）学生自主查阅资料，完成子任务1：安培力 思考并回答引导提问： 需要探究它的大小、方向、作用点（非主要因素）。 （核心任务1）小组讨论，对核心任务进行初步分析和解决。活动意图说明： 大单元教学注重问题的真实性和情景性，通过安培力的实际应用引入问题，激发学生学习兴趣和探索欲望。对单元任务和核心任务进行细化，启发学生分步骤解决问题的思路，降低问题的难度，从而提高解决问题的效率。环节三：探究安培力的方向（左手定则）教师活动3 （1）将核心任务分解为子任务，引导学生分析问题： 子任务2：安培力的方向与哪些因素有关？ 子任务3：探究安培力的方向用什么方法？ （2）探究安培力的方向 教师将下图所示的安培力演示仪、电池、导线、开关、橡皮泥、黄黑蓝三种颜色的箭头发给学生。 教师在学生探究的过程中，走入各小组，对有困难的小组进行适当指导，并对各小组的学习情况进行记录评价。 （3）在学生结束探究活动1后，引入左手定则。大家已经初步探索出来安培力方向、电流方向、磁感应强度方向三者的关系。展示左手定则图片，让学生使用左手定则对安培力方向探究的过程进行验证。 学生活动3 1.（子任务2）猜想：安培力的方向可能和磁场方向、电流方向有关。 （子任务3）思考并回答，控制变量方法探究安培力方向。 2.探究活动 1：探究安培力的方向学生进行小组分工合作，在教师的指导下通过小组合作的方式探究安培力的方向。 采用控制变量法，利用黄黑蓝三种箭头分别代表安培力方向、电流方向、磁感应强度方向，得出三者间的关系，做好实验过程记录。 子任务2得以解决， 从而解决核心任务1。 3.学生使用左手定则验证探究安培力方向的过程，最终掌握使用左手定则判断安培力的方向。 环节四：安培力的大小教师活动4 (1)引入核心任务2：如计算安培力的大小？将核心任务分解为子任务，引导学生分析问题： 子任务4：安培力的大小与哪些因素有关？ 子任务5：如何推导安培力的一般表达式？ (2)引导学生回顾 “磁感应强度”的大小，通电导线垂直放入匀强磁场中时，通电导线受到的安培力最大，即F＝ILB。由矢量分析推导安培力表达式。 学生活动4 1.小组交流讨论， 搜集资料提出方案。 （子任务4）猜想：安培力的大小可能和电流大小、磁感应强度通电导线长度有关。 （子任务5）回答：根据磁感应强度得出过程推导安培力表达式。 学生思考教师提问，根据教师的提示，小组交流讨论，分别计算B//与B⊥对通电导线的作用力。 推理过程： B⊥＝Bsin θ B//＝Bcos θ 其中B//对通电导线没有作用力，导线所受的安培力只是B⊥ 产生的。由此得到 ： F＝ILBsin θ 活动意图说明： 对核心任务进行细化，启发学生分步骤解决问题的思路，降低问题的难度，从而提高解决问题的效率。通过提示学生利用矢量分析的方法,对矢量进行分解后,分别计算各个方向上的安培力,体会矢量运算方法解决复杂物理问题的优势,发展学生的科学思维能力。环节五：磁电式电流表教师活动5 (1)展示磁电式电流表的结构图，介绍其工作原理。 展示通电线圈在安培力的作用下发生转动从而是螺旋弹簧发生形变产生弹力，当安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时，线圈不再转动。 提问：磁电式电流表怎样显示测试电流的大小？ (2)回归单元主题任务1：电磁炮的发射原理是什么？学生活动5 1.学生观察教师展示的图片，结合教师的讲述，思考磁电式电流表的工作原理。 学生小组内部交流讨论，通过观 察，磁感应强度 B 以及线圈在磁场中的长度L不变，由F = ILB可知，当F 与I成正比，I增大时，F增大，弹簧形变越大，指针偏转角度越大；其次当电流方向改变时，指针偏转方向也会改变。 根据讨论结果回答提问。 2.根据本节课所学知识，再次回答单元主题任务（比第一次回答要详细科学，并结合本节课内容所学）活动意图说明 通过安培力实际应用，巩固学生知识，体会物理知识与科学技术的关系，培养学生利用物理知识解决实际问题的意识。环节六：总结教师活动6 引导学生，以小组派代表回顾本节重点知识。 引出思考问题：电荷定向移动形成电流，大家猜想下磁场对运动电荷有没有作用力？学生活动6 1.小组合作，代表回答问题 2.思考问题，进行下一学习内容的预习。活动意图说明 回顾知识要点，巩固新知。启发学生思考，增强前后课时联系。
板书设计
作业与拓展学习设计
学业达标 1．图1.1-9的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图1.1-9甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。（本书用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“× ”表示磁感线垂直于纸面向里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“ ”表示电流垂直于纸面向里。）（预计2分钟） 2.在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。（预计3分钟） 素养提升 3．图1.1-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。 （1）导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。 （2）当 n ＝ 9，l ＝ 10.0 cm，I ＝ 0.10 A，m ＝ 8.78 g时，磁感应强度是多少？（预计5分钟） 拓展学习 4．有人做了一个如图1.1-12所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？（预计15分钟）
教学反思与改进
本节课的实验应做到应做尽做，如果因条件等因素限制可适当选用视频展示，只有让孩子亲自动手或亲眼看到，才能让学生体验探究科学的过程和乐趣。 小组合作应做到及时评价，如量化考核或者当堂评价，也可采取小组互评。在小组合作时候，也要注意到个别学生的学习，照顾到个别后进生的学习进度，可单独进行指导，避免后进生和个别学生不参与活动。 要重视学生自主总结，锻炼学生自主总结的能力，从而养成良好的自主学习习惯。