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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(yīng)強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì) 太湖樸初中學(xué) 張曉東 一、教材分析 磁感應(yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)的基本概念之一，是本章的重點(diǎn)。同時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)磁極和電流的作用力(本質(zhì)上是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力)遠(yuǎn)比電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力復(fù)雜，如何尋找描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量是本章教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。用小磁針N極受力方向定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，用電流元受磁場(chǎng)力與電流元之比定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，符合學(xué)生的認(rèn)知水平?？梢酝ㄟ^演示實(shí)驗(yàn)與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義類比來突破難點(diǎn)，形成磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。 二、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1．理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小、單位。 2．能用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。 （二）過程與方法 通過觀察、類比（與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類比）使學(xué)生理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，為學(xué)生形成物理概念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生探究物理現(xiàn)象的興趣，提高綜合學(xué)習(xí)能力。 三、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是本節(jié)的重點(diǎn)（仍至本章的重點(diǎn)），也是本節(jié)的難點(diǎn)，通過與電場(chǎng)強(qiáng)度的定義的類比和演示實(shí)驗(yàn)來突破難點(diǎn) 四、學(xué)習(xí)者特征分析 1. 學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)是對(duì)新事物具有好奇心理； 2. 學(xué)生學(xué)習(xí)能力方面，有過較多的小組合作經(jīng)驗(yàn)； 3. 學(xué)生已經(jīng)學(xué)過電場(chǎng)，知道知道電場(chǎng)的方向是如何規(guī)定的，電場(chǎng)的大小是如何定義的，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。 五、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源準(zhǔn)備 學(xué)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(shí)可搜索到各種圖片、聲音甚至視頻。本人平時(shí)收集了部分教學(xué)素材。 六、文本教材與信息技術(shù)整合點(diǎn)分析 1. 引入課題時(shí)，利用科幻電影《毀滅》片斷，科學(xué)家在野外發(fā)現(xiàn)了一塊磁性很強(qiáng)的塤石，學(xué)生帶入一個(gè)有需要定性描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理情境中； 2. 題目的出示、解答過程示范等，美觀標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)省時(shí)間、提高效率。 七、教學(xué)方法和教學(xué)策略 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 八、教具：電磁鐵、蹄形磁鐵、導(dǎo)體棒、電源、導(dǎo)線、DIS演示實(shí)驗(yàn)材料等 多媒體課件、實(shí)物投影儀。 九、教學(xué)過程： （一）視頻引入： 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 一塊隕石的磁性特強(qiáng)，產(chǎn)生磁場(chǎng)如何定量描述，需要引入一個(gè)物理量描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱，從而引出課題：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度 播放科幻電影《毀滅》片斷 休會(huì)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 在創(chuàng)設(shè)的物理情境下，學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知愿望。 （二）新課講解 1、提出問題，確定學(xué)習(xí)方法 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 1、提問并引導(dǎo)：怎樣定義這個(gè)物理量 采用類比法，較仿電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法 2、比較磁場(chǎng)與電場(chǎng)的異同 投影 學(xué)生回顧電場(chǎng)的性質(zhì)、描述電場(chǎng)強(qiáng)度的意義和定義方法，從而引出磁場(chǎng)的定義方法 讓學(xué)生理清思路，類比電場(chǎng)的定義方法來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度 2．規(guī)定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 師：讓小磁針處于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的各個(gè)點(diǎn)時(shí)，小磁針的N極所指的方向不同，來認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)具有方向性，明確磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的規(guī)定。 小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 提問：教室所在地地磁場(chǎng)的方向？ 投影： 物理學(xué)規(guī)定： 小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時(shí)N極的指向，規(guī)定為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向, 即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 理解、思考 結(jié)合實(shí)際，體會(huì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 理解磁場(chǎng)方向規(guī)定 3．定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小計(jì)算方法 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 討論1：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法是？ 討論2：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小能否從小磁針受力的情況來研究？ 問題：磁場(chǎng)不僅能對(duì)磁體有作用力,還對(duì)通電導(dǎo)體有作用力.能否用很小一段通電導(dǎo)體來檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱? 投影 比值定義法 力 影響力大小除場(chǎng)以外的因素 場(chǎng)的強(qiáng)弱= 學(xué)生思考回顧 參與討論問題2： 不能。因?yàn)樾〈裴槻粫?huì)單獨(dú)存在一個(gè)磁極，小磁針靜止時(shí)，兩個(gè)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(chǎng)的強(qiáng)弱，既無法定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 … … 讓學(xué)生體會(huì)到電場(chǎng)與磁場(chǎng)的共同之處，也有不同的地方 形成共識(shí)——從電流在磁場(chǎng)中受力的角度去研究 1） 猜想：影響通電導(dǎo)線受力的因素 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 介紹：電流元——很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度L的乘積IL.（是理想模型） 方法：用檢驗(yàn)電流元來研究磁場(chǎng)強(qiáng)弱 猜想：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的力除了與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)，還與什么因素有關(guān)？ 適時(shí)點(diǎn)撥：1）介紹實(shí)驗(yàn)器材 投影： 學(xué)生猜想：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的力的影響因素有：導(dǎo)線長度、電流大小、磁場(chǎng)的不同、放置的位置（導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行、垂直及任意夾角受力情況不同） 參與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 學(xué)生參科學(xué)研究的過程 2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 2）多媒體動(dòng)畫演示：導(dǎo)線擺放位置與受力大小的關(guān)系 現(xiàn)在我們?cè)趯?dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，來探究受力大小與電流大小和導(dǎo)線長度的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)探究：探究方法：控制變量法 教師演示實(shí)驗(yàn)： 通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) ① 長度不變，改變電流的大小. ② 保持電流不變，改變導(dǎo)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(shí)驗(yàn)應(yīng)該怎么處理？ 投影 觀察力的變化，得出結(jié)論： 當(dāng)導(dǎo)線在磁場(chǎng)中擺放位置不同時(shí)，受力大小也不同，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受到磁場(chǎng)力最大，平行時(shí)為零。 學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，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(dǎo)線的偏角越大。結(jié)論：在通電導(dǎo)線的長度和磁場(chǎng)不變時(shí)，電流越大，導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力就越大。 ②現(xiàn)象：通電導(dǎo)線的長度越大，導(dǎo)線的偏角越大。 結(jié)論：在通電導(dǎo)線的電流和磁場(chǎng)不變時(shí)，導(dǎo)線越長，導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力就越大。 學(xué)生思考回答：可利用F=mgtanθ，先測(cè)出θ再得到F的值。 讓學(xué)生體會(huì)，為什么要用感受到電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度 訓(xùn)練觀察現(xiàn)象到歸納結(jié)論的處理能力。 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 3）得出結(jié)論 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線受力（磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。（P84表3.2-1） 介紹特斯拉生平。 下面我們用這個(gè)定義來計(jì)算 投影 2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 （1）定義： 在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的力（安培力）F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。符號(hào)：B （2）大?。? （3）單位：在國際單位制中是特斯拉，簡稱特，符號(hào)T. 1T=1N/Am 說明：如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。其中，I和導(dǎo)線長度L的乘積IL稱電流元。 投影【例題】：磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流強(qiáng)度是2.5 A，導(dǎo)線長1 cm，它受到的安培力為510-2 N，則這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？ 如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到5 A時(shí)，這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大？該通電導(dǎo)線受到的安培力是多大？ 學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線受力（磁場(chǎng)力）大小與電流大小成正比，與導(dǎo)線長度成正比 學(xué)生參與討論，并得出結(jié)論 學(xué)生先自己思考，再與老師較對(duì)，不明白之處提出質(zhì)疑 培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)能力 學(xué)生體會(huì)到又一個(gè)比值定義法的概念 增加學(xué)生對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的感性認(rèn)識(shí) 鞏固定義，加深映像 （三）鞏固練習(xí)： 教師活動(dòng) 媒體運(yùn)用 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 1、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是（ ） A．通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) 2、下列說法中錯(cuò)誤的是（ ） A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長為L的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒有磁場(chǎng) C．一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大 D．因?yàn)锽 =F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比 3、一根導(dǎo)線長0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是610-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是______；如果該導(dǎo)線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____。 投影 學(xué)生解答 鞏固磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的定義 進(jìn)一步鞏固磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值定義法定義的 鞏固磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義的前提條件，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直。 （四）作業(yè)布置： 1、課后問題與練習(xí)1、2、3題 2、預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容，并思考下列問題： （1）你認(rèn)為電場(chǎng)力（磁場(chǎng)力）在方向上與電場(chǎng)強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）有何關(guān)系？ （2）若在某一點(diǎn)同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B如何？ 十、板書設(shè)計(jì)： 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1、意義：表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 2、方向：小磁針靜止時(shí)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(xué)設(shè)計(jì)反思 本節(jié)課的設(shè)計(jì)注重學(xué)生的主體地位，在教學(xué)實(shí)施的過程中，充分體現(xiàn)三個(gè)維度的培養(yǎng)目標(biāo)。通過組織學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，導(dǎo)出磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，并對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行合作探討，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在學(xué)習(xí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的過程中，讓學(xué)生合作參與知識(shí)形成的過程。通過實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)際問題研究物理學(xué)問題，運(yùn)用物理原理和研究方法解決實(shí)際問題。