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人教版高中物理（選修3-1）第三章第2節(jié) 《磁感應強度》教學設(shè)計 太湖樸初中學 張曉東 一、教材分析 磁感應強度是電磁學的基本概念之一，是本章的重點。同時，磁場對磁極和電流的作用力(本質(zhì)上是磁場對運動電荷的作用力)遠比電場對電荷的作用力復雜，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量是本章教學的一個難點。用小磁針N極受力方向定義磁感應強度的方向，用電流元受磁場力與電流元之比定義磁感應強度，符合學生的認知水平?？梢酝ㄟ^演示實驗與電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。 二、教學目標 （一）知識與技能 1．理解和掌握磁感應強度的方向和大小、單位。 2．能用磁感應強度的定義式進行有關(guān)計算。 （二）過程與方法 通過觀察、類比（與電場強度的定義的類比）使學生理解和掌握磁感應強度的概念，為學生形成物理概念奠定了堅實的基礎(chǔ)。 （三）情感態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學生探究物理現(xiàn)象的興趣，提高綜合學習能力。 三、重點與難點： 磁感應強度概念的建立是本節(jié)的重點（仍至本章的重點），也是本節(jié)的難點，通過與電場強度的定義的類比和演示實驗來突破難點 四、學習者特征分析 1. 學生個性特點是對新事物具有好奇心理； 2. 學生學習能力方面，有過較多的小組合作經(jīng)驗； 3. 學生已經(jīng)學過電場，知道知道電場的方向是如何規(guī)定的，電場的大小是如何定義的，為本節(jié)課的學習打下了基礎(chǔ)。 五、教學環(huán)境和教學資源準備 學校教室配有多媒體投影儀和音箱，教師備有筆記本電腦，有網(wǎng)絡(luò)隨時可搜索到各種圖片、聲音甚至視頻。本人平時收集了部分教學素材。 六、文本教材與信息技術(shù)整合點分析 1. 引入課題時，利用科幻電影《毀滅》片斷，科學家在野外發(fā)現(xiàn)了一塊磁性很強的塤石，學生帶入一個有需要定性描述磁場強弱的物理情境中； 2. 題目的出示、解答過程示范等，美觀標準、節(jié)省時間、提高效率。 七、教學方法和教學策略 教師啟發(fā)、引導，學生思考，討論、交流學習成果。 八、教具：電磁鐵、蹄形磁鐵、導體棒、電源、導線、DIS演示實驗材料等 多媒體課件、實物投影儀。 九、教學過程： （一）視頻引入： 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 一塊隕石的磁性特強，產(chǎn)生磁場如何定量描述，需要引入一個物理量描述磁場強弱，從而引出課題：描述磁場強弱和方向的物理量——磁感應強度 播放科幻電影《毀滅》片斷 休會磁場的強弱 在創(chuàng)設(shè)的物理情境下，學生產(chǎn)生強烈的求知愿望。 （二）新課講解 1、提出問題，確定學習方法 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 1、提問并引導：怎樣定義這個物理量 采用類比法，較仿電場強度的定義方法 2、比較磁場與電場的異同 投影 學生回顧電場的性質(zhì)、描述電場強度的意義和定義方法，從而引出磁場的定義方法 讓學生理清思路，類比電場的定義方法來定義磁感應強度 2．規(guī)定磁感應強度的方向 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 師：讓小磁針處于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場的各個點時，小磁針的N極所指的方向不同，來認識磁場具有方向性，明確磁感應強度的方向的規(guī)定。 小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應強度方向 提問：教室所在地地磁場的方向？ 投影： 物理學規(guī)定： 小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時N極的指向，規(guī)定為該點的磁場方向, 即磁感應強度的方向 理解、思考 結(jié)合實際，體會磁感應強度的方向 理解磁場方向規(guī)定 3．定義磁感應強度的大小計算方法 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 討論1：電場強度的定義方法是？ 討論2：磁感應強度的大小能否從小磁針受力的情況來研究？ 問題：磁場不僅能對磁體有作用力,還對通電導體有作用力.能否用很小一段通電導體來檢驗磁場的強弱? 投影 比值定義法 力 影響力大小除場以外的因素 場的強弱= 學生思考回顧 參與討論問題2： 不能。因為小磁針不會單獨存在一個磁極，小磁針靜止時，兩個磁極所受合力為零，因此無法從小磁針受力的角度確定磁場的強弱，既無法定義磁感應強度的大小。 … … 讓學生體會到電場與磁場的共同之處，也有不同的地方 形成共識——從電流在磁場中受力的角度去研究 1） 猜想：影響通電導線受力的因素 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 介紹：電流元——很短的一段通電導線中的電流I與導線長度L的乘積IL.（是理想模型） 方法：用檢驗電流元來研究磁場強弱 猜想：磁場對通電導線的力除了與磁場強弱有關(guān)，還與什么因素有關(guān)？ 適時點撥：1）介紹實驗器材 投影： 學生猜想：磁場對通電導線的力的影響因素有：導線長度、電流大小、磁場的不同、放置的位置（導線與磁場方向平行、垂直及任意夾角受力情況不同） 參與實驗方案設(shè)計 學生參科學研究的過程 2）實驗驗證 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 2）多媒體動畫演示：導線擺放位置與受力大小的關(guān)系 現(xiàn)在我們在導線與磁場方向垂直時，來探究受力大小與電流大小和導線長度的關(guān)系。 實驗探究：探究方法：控制變量法 教師演示實驗： 通電導線與磁場方向垂直時 ① 長度不變，改變電流的大小. ② 保持電流不變，改變導線通電部分的長度. 問題：如果要定量分析F與B和L的關(guān)系，用本實驗應該怎么處理？ 投影 觀察力的變化，得出結(jié)論： 當導線在磁場中擺放位置不同時，受力大小也不同，導線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零。 學生參與實驗，觀察現(xiàn)象。觀察兩種情況下力的變化，得出結(jié)論： ①現(xiàn)象：電流越大，導線的偏角越大。結(jié)論：在通電導線的長度和磁場不變時，電流越大，導線所受的磁場力就越大。 ②現(xiàn)象：通電導線的長度越大，導線的偏角越大。 結(jié)論：在通電導線的電流和磁場不變時，導線越長，導線所受的磁場力就越大。 學生思考回答：可利用F=mgtanθ，先測出θ再得到F的值。 讓學生體會，為什么要用感受到電流與磁場垂直時來定義磁感應強度 訓練觀察現(xiàn)象到歸納結(jié)論的處理能力。 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 3）得出結(jié)論 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 實驗表明，通電導線和磁場方向垂直時，通電導線受力（磁場力）大小 寫成等式為： F=BIL 式中B為比例系數(shù)。 思考與討論：B與IL是否有關(guān)？B由什么決定？ 介紹一些磁場的磁感應強度值。（P84表3.2-1） 介紹特斯拉生平。 下面我們用這個定義來計算 投影 2）磁感應強度的定義 （1）定義： 在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力（安培力）F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度。符號：B （2）大小： （3）單位：在國際單位制中是特斯拉，簡稱特，符號T. 1T=1N/Am 說明：如果導線很短很短，B就是導線所在處的磁感應強度。其中，I和導線長度L的乘積IL稱電流元。 投影【例題】：磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它的電流強度是2.5 A，導線長1 cm，它受到的安培力為510-2 N，則這個位置的磁感應強度是多大？ 如果把通電導線中的電流強度增大到5 A時，這一點的磁感應強度應是多大？該通電導線受到的安培力是多大？ 學生總結(jié)實驗結(jié)論：通電導線和磁場方向垂直時，通電導線受力（磁場力）大小與電流大小成正比，與導線長度成正比 學生參與討論，并得出結(jié)論 學生先自己思考，再與老師較對，不明白之處提出質(zhì)疑 培養(yǎng)學生總結(jié)能力 學生體會到又一個比值定義法的概念 增加學生對磁感應強度大小的感性認識 鞏固定義，加深映像 （三）鞏固練習： 教師活動 媒體運用 學生活動 設(shè)計意圖 1、下列關(guān)于磁感應強度大小的說法中正確的是（ ） A．通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大 B．通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大 C．放在勻強磁場中各處的通電導線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關(guān) 2、下列說法中錯誤的是（ ） A．磁場中某處的磁感應強度大小，就是通以電流I、長為L的一小段導線放在該處時所受磁場力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處一定沒有磁場 C．一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大 D．因為B =F/IL，所以某處磁感應強度的大小與放在該處的通電小段導線IL乘積成反比 3、一根導線長0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場中某處受到的磁場力是610-2N，則該處的磁感應強度B的大小是______；如果該導線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小是_____。 投影 學生解答 鞏固磁感應強度的方向的定義 進一步鞏固磁感應強度是用比值定義法定義的 鞏固磁感應強度的定義的前提條件，通電導線與磁場垂直。 （四）作業(yè)布置： 1、課后問題與練習1、2、3題 2、預習下節(jié)內(nèi)容，并思考下列問題： （1）你認為電場力（磁場力）在方向上與電場強度（磁感應強度）有何關(guān)系？ （2）若在某一點同時存在幾個磁場，則該點的磁感應強度B如何？ 十、板書設(shè)計： 磁感應強度 1、意義：表征磁場強弱的物理量 2、方向：小磁針靜止時N極所指的方向 3、大?。?（I與B垂直） 4、單位：特斯拉 1T=N/Am 5、矢量 十一、教學設(shè)計反思 本節(jié)課的設(shè)計注重學生的主體地位，在教學實施的過程中，充分體現(xiàn)三個維度的培養(yǎng)目標。通過組織學生進行探究活動，導出磁感應強度的概念，并對相關(guān)問題進行合作探討，同時激發(fā)學生的學習熱情。在學習磁感應強度的過程中，讓學生合作參與知識形成的過程。通過實例引導學生用實際問題研究物理學問題，運用物理原理和研究方法解決實際問題。