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視頻標簽：全國高中物理,教師微課講課
所屬欄目：模擬課、微型課及試講
視頻課題：第五屆全國高中物理教師微課講課視頻《描述磁場的方向和強弱》湖南
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第五屆全國高中物理教師微課講課視頻《描述磁場的方向和強弱》湖南師范大學附屬中學高中物理
描述磁場的方向和強弱——磁感應強度
湖南師大附屬中學物理教研組 劉靜
一、使用教材
人教版課程標準實驗教科書：選修3-1 第三章 第二節 磁感應強度
二、實驗器材
自制：“通電導線在磁場中受力分析儀”、 條形磁鐵 、數據傳感器、Dislab軟件、 電腦
圖1 通電導線在磁場中受力分析儀
儀器結構
1.導線
2.力傳感器: 測量通電導體在磁場中受力大小。
3.旋轉平臺: 使導線與磁場形成0-90度旋轉變化反應受力大小的變化規律。
4.左右或者前后滑動體: 通過滑動體可改變導線與磁場距離0-60mm的變動。
5.圓型滑動變阻器: 通過旋鈕可改變電阻0-220歐
6.旋轉平臺座: 通過旋轉平臺座可方便使整臺儀器與底座360度任意轉動。
7.電流傳感器: 測量通電導體的電流大小。
8.上下升降旋鈕: 用來改變導線上下高度，改變距離范圍50mm。
三、實驗創新和改進要點
①引入實驗
引人入勝、對比效果明顯的引入實驗會極大的激發學生學習熱情，讓學生認識到同一個磁場中的不同位置，磁性強弱不同的磁體激發的磁場中的同一位置，磁場強弱都不同，從而引入課題：尋找描述磁場強弱的物理量
②演示實驗
創新要點：
將通電導線放置于勻強磁場中，該分析儀實現了：導線與磁場間夾角方向可調節，電流大小可調節及導線接入長度可調節（匝數），再利用微力傳感器和電流傳感器準確測定并顯示數據，準確尋找磁場對通電導線的力F與導線中的電流I和導線長度L的定量關系。
四、實驗原理/實驗設計思路
（一）磁場方向的確定：學生實驗，在磁場中放入一枚小磁針，移動小磁針位置時，小磁針會在磁場力的作用下轉動，小磁針的指向就說明了該位置磁場的方向
（二）磁場強弱的確定：
磁感應強度這個知識點的教學，一直以來沒有理想的定量實驗器材，主要是孤立的電流元是不存在的，而用較短的導線視為電流元來做實驗，其所受的力太小不易測出。為此設計演示實驗：采用寬度較小的通電線圈代表電流元，通過異名磁極（磁體采用釹鐵硼強磁鐵片疊加，其磁場類似條形磁鐵）平行正對，疊加的磁場更強且接近均勻，再通過增加線圈匝數來放大電流元所受的作用力。采用穩壓電源，線圈在通以穩定電流后受到磁場的穩定作用力，將力F用微力傳感器測量出來。通過增減線圈的匝數來改變L的長短，通過調節滑動變壓器來改變電流I的大小。利用朗威DISLab軟件采集數據和分析數據，實驗操作簡單便利，實驗數據精準，實驗效果很好。
實驗方法：控制變量法
首先：觀察現象，旋轉線圈，改變電流與磁場方向的夾角，認識磁場力的變化，最小值，最大值。
然后在I與磁場方向垂直，磁場力最大的情形下，分兩步探究：
?a.固定線圈在磁場中的位置，保持導線長度不變，調節三組電流，記錄電流值和磁場力，研究F與I的關系；
b.固定線圈在磁場中的位置，保持導線電流不變，改變接入磁場的導線長度，研究F與L的關系；
c.分析F與I.L的關系，建立F-IL坐標系，描點，繪圖，確定兩者為正比關系。
?將線圈相對遠離其中一個磁極，做第二次。
?將線圈相對靠近其中一個磁極，做第三次。
根據F-IL坐標系中，三條過原點的直線，傾斜程度不同，深入探究，建立磁感應強度的定義。
五、實驗教學目標
1．知識與技能
⑴知道并理解磁感應強度的定義，知道其方向、大小、定義式和單位
⑵知道磁場的強弱與激發磁場的磁體和在磁場中的位置有關，與通電導線的長度、電流、和所受的力無關。
2．過程與方法
⑴體驗科學探究的一般方法（觀察、猜想、驗證），尋找描述磁場強弱和方向的物理量---磁感應強度
⑵進一步體會通過比值定義法定義物理量的方法；
3．情感態度與價值觀
⑴通過演示性探究實驗，激發學生求知欲，經歷探究過程，體會物理學研究的科學性；
⑵通過實驗探究，讓學生體會科學之美，體驗合作的重要性。通過在實驗中大量使用傳感器，體會科技進步給實驗帶來的便利，體現科學理論與科學技術共同發展。
六、實驗教學內容
學情分析：有電場基礎，知道如何描述電場的方向和強弱。有磁場基礎，且容易認識到磁場也有方向和強弱，如何科學描述卻不知！
教材分析：磁感應強度是電磁學基本概念，因此成為全章的重點；同時，磁場對磁極和電流的作用力遠比電場對電荷的作用力復雜，因此，磁感應強度也成為本章的難點。
本節的實驗教學內容有：
（1）學生實驗探究磁場方向；
（2）師生合作實驗探究通電導線在磁場中受力大小與導線中電流和導線長度的定量關系，同時找出通電導線在磁場中受力F與IL正比關系，比值大小反映出磁場強弱，因此定義為磁感應強度的大小。
七、實驗教學過程
教材的本節內容遵循“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念。
①.用放入磁場的小磁針受到的磁場力來定義磁場方向：規定小磁針北極受力方向為磁感應強度的方向
②.通過日常生活中的磁現象說明磁場有強弱之分、磁場的強弱表現為對磁性物質和通電導線作用力的強弱。
③.類比電場強度的定義引導學生通過分析磁體或通電導線在磁場中所受的力找出表示磁場強弱和方向的物理量。
④.實驗探究放入磁場的電流元受到的磁場力的決定因素，得到：
F ∝ I , F ∝ L 且 F ∝ IL 寫成F=BIL，其中B為比例系數
⑤.在不同的磁場中，或在非勻強磁場的不同位置，B值不同。
B值就是表征磁場強弱的物理量—磁感應強度的大�。�
八、實驗效果評價
從生活小實驗激發學生學習熱情，引導學生進行知識遷移，用電場強度的定義方法作類比來引導學生尋找描述磁場方向和強弱的物理量。鼓勵學生觀察思考，勤于提問，培養科學精神，以學生為本，通過交流討論和實驗探究的方式，使學生在做中學、學中玩，玩中思。有效攻破難點，突出重點，很好完成本堂課預定的三維教學目標。
借助于“通電導線在磁場中受力分析儀”，很好克服了傳統實驗手段中對安培力與導線中電流及導線長度間數量關系的粗略和模糊處理，對科學準確的建立磁感應強度的定義提供了真實可信的數據。很好地突出了教學中的重點，也突破了難點，實際教學效果理想。此儀器的前一代已在全國物理大賽中榮獲教學儀器一等獎，本代在多方位調節，多維度輔助實驗教學方面有較大提升。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
