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視頻標(biāo)簽：通電導(dǎo)線,在磁場中,受到的力
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修3-1第三章第四節(jié)《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》廣 西
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3.4《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》教學(xué)設(shè)計
【課題】通電導(dǎo)線在磁場中受到的力
【教材】人民教育出版社《物理》選修3-1 第三章第四節(jié) 【課型】新授課 【課時】1課時 【教材分析】
教材的地位和作用
本節(jié)課是在了解磁場概念的基礎(chǔ)上對磁場基本特性應(yīng)用的一節(jié)課；安培力是高考重點概念之一，也是磁場基本特性的應(yīng)用之一，學(xué)習(xí)本課為后面兩節(jié)課“運(yùn)動電荷在磁場中受到的力”及“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動”做好鋪墊；也為今后學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)”及力電綜合問題打下基礎(chǔ)。
新舊教材的對比
1.舊教材課本把安培力磁感應(yīng)強(qiáng)度安排在同一課時，新教材課本則將磁感應(yīng)強(qiáng)度安排到第二節(jié)單獨(dú)成一節(jié)，舊教材把安培力和磁電式電流表分為兩課時學(xué)習(xí)，新教材則把兩內(nèi)容合為一課時；
2.舊教材把探究影響通電導(dǎo)線受力的因素的實驗安排在安培力的教學(xué)中，新教材則把其安排在第二節(jié)；
3.舊教材課本對B、I、L三者的空間關(guān)系未做強(qiáng)調(diào)，新教材則利用三維立體圖突出B、I、L三者的空間關(guān)系 【學(xué)生學(xué)情分析】
1.學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了安培力，知道安培力的大小F=IBL。
2.學(xué)生的障礙：本課對空間想象能力要求較高，當(dāng)導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不垂直時安培力方向的處理估計有部分學(xué)生會有思維障礙。 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與能力
a.了解安培力的概念，知道安培力的方向既與磁場方向垂直，又與導(dǎo)線垂直。 b.會用左手定則判斷安培力的方向。
c.知道安培力公式F=BIL的適用條件，會計算勻強(qiáng)磁場中安培力的大小。
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d.了解磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)的原理。 2、過程與方法
a.通過實驗，經(jīng)歷探究安培力與哪些因素有關(guān)的實驗過程，以及如何確定安培力方向的探究過程，記錄相關(guān)實驗現(xiàn)象并交流討論得到結(jié)論。 b.體會控制變量法潛移默化的熏陶。
c.通過對磁電式電流表的轉(zhuǎn)動原理的閱讀，觀察，討論，交流，嘗試發(fā)表自己的見解。
3、情感態(tài)度與價值觀
a.培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析綜合能力。
b.通過對安培生平事跡的講解，熏陶學(xué)生學(xué)習(xí)他超強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，以及思考問題專心致志、刻苦專研的精神。 【重點難點】
本節(jié)重點：安培力的方向判斷左手定則，安培力的大小的計算。 本節(jié)難點：左手定則，磁電式電表的原理 【教法學(xué)法】
教法：以指導(dǎo)學(xué)生分組實驗探究為主，講授法、演示實驗法為輔 學(xué)法：主動探究、互相協(xié)作、抽象提煉 【教學(xué)準(zhǔn)備】
蹄形磁鐵2個，鐵架臺1個，安培力演示儀若干套，電池，開關(guān)，滑動變阻器，平行電流相互作用演示器一套 【教學(xué)過程】 一、新課引入
設(shè)計一個小魔術(shù)（“意念螺絲”），小實驗（線框在干電池上自旋）。設(shè)置懸念，吸引學(xué)生注意力，主要剖析第二個實驗的器材：線框能運(yùn)動，肯定是受到了力的作用，這個力是什么力呢？觀察實驗器材，有強(qiáng)磁鐵，提供了一個強(qiáng)磁場；線框是金屬的，與電池正負(fù)極相連構(gòu)成閉合回路形成電流。這就是我們今天要研究的問題，通電導(dǎo)線在磁場中受到的力。（板書課題） 二、新課教學(xué)
在前面第二節(jié)的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)初步了解了磁場對通電導(dǎo)線的作用力。安培在研
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究磁場與電流的相互作用方面做出了杰出的貢獻(xiàn)（教師簡單闡述他的主要貢獻(xiàn)，然后給學(xué)生講安培刻苦專研的軼事，對學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度價值觀的教育），為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力。本節(jié)將對安培力做進(jìn)一步的討論與學(xué)習(xí)。力是矢量，有大小又有方向，首先我們來研究安培力的方向，它都與哪些因素有關(guān)。 1.安培力的方向
【學(xué)生猜想】安培力的方向與哪些因素有關(guān)？
【教師提問】如何去探究安培力的方向與你們所猜想的因素的關(guān)系呢？ 【學(xué)生回答】控制變量法
【演示實驗探究】磁場中一根銅管在較光滑導(dǎo)軌上，通電后的運(yùn)動情況研究。
用上圖所示儀器進(jìn)行實驗：1.上下交換磁極的位置，以改變磁場的方向，觀察銅棒受力方向是否改變；2.改變銅棒中電流方向，觀察受力方向是否改變。
通過這兩種情況的實驗與分析，我們實際上已經(jīng)了解了導(dǎo)線受力的方向與磁場方向、電流方向有關(guān)。那接下來請同學(xué)們利用桌面現(xiàn)有器材，自己動手探究出他們之間到底有什么具體的方向關(guān)系。注意：記錄好實驗現(xiàn)象填在導(dǎo)學(xué)案。交流討論后用簡潔的方法來表述這個關(guān)系。 【學(xué)生分組實驗】 【實驗記錄】
實物立體正視圖：（在圖中標(biāo)出你所用儀器的N,S極，畫出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，電流I的方向，安培力F的示意圖）
實驗結(jié)論：安培力的方向與電流方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的關(guān)系是： 【教師小結(jié)】安培力的方向與電流方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的關(guān)系滿足的定則稱為左手定則。請大家一起伸出左手，在上面學(xué)生實驗結(jié)果中演示左手定則如何實際操作。并小結(jié)，磁場安培力的問題在很多方面與電場庫倫力相似，但是還是有很大的區(qū)別，庫倫力是在一條直線上的關(guān)系，而安培力方向則是三維立體空間的，強(qiáng)調(diào)立體空間想象。
【課堂小練】畫出圖中安培力F的方向。
【應(yīng)用實例：課堂演示實驗】平行通電直導(dǎo)線間的相互作用
教師先演示實驗，學(xué)生注意觀察，然后運(yùn)用學(xué)過的知識進(jìn)行討論，派代表發(fā)言解釋實驗現(xiàn)象。
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2.安培力的大小
在前面第二節(jié)的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)知道：垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B放置的、長為L的一段導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，它所受的安培力大小為F=ILB。當(dāng)B的方向與導(dǎo)線方向平行時，安培力為零。
【教師提問】當(dāng)導(dǎo)線方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向既不垂直又不平行，而是成某一夾角時，安培力又如何呢？（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正交分解，可以對磁感應(yīng)強(qiáng)度B正交分解，也可以把直導(dǎo)線L投影到平行于B和垂直于B的方向） 課件展示正交分解方法，以及一般情況下安培力的表達(dá)式F=ILBsinθ
注意：強(qiáng)調(diào)F ⊥B, F ⊥IL,但是IL與B不一定垂直！ 3.應(yīng)用：磁電式電表
【教師展示】磁電式電表模具，展示實驗室常用的電流表，電壓表他們所依據(jù)的原理就是安培力與電流間的關(guān)系。
首先了解它的結(jié)構(gòu)，主要由幾部分構(gòu)成，分別為： 然后，閱讀課本93頁相關(guān)內(nèi)容，同學(xué)之間相互交流討論，回答下面幾個問題： ①線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的？ 線圈轉(zhuǎn)動是因為它受到安培力的作用. ②線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？
當(dāng)安培力產(chǎn)生的力矩和彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相平衡時，線圈才停止轉(zhuǎn)動。
③為什么表盤刻度均勻，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強(qiáng)弱？
螺旋彈簧變形，反抗線圈轉(zhuǎn)動.電流越大安培力越大，螺旋彈簧的形變也就越大，所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小.
④如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向？
電流方向改變，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，故根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向能判斷被測電流的方向.
⑤磁電式儀表的優(yōu)缺點有哪些？
可測微弱電流，但同時為其缺陷所在，不能測大電流。
【教師小結(jié)】磁電式電表的優(yōu)缺點
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優(yōu)點：靈敏度高，可以測出微弱的電流；
缺點：事物總是有兩面性的，我們要辯證地看待一件事。優(yōu)點同時又是它的缺點，由于線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱，不能用來測大電流。 【課堂小結(jié)】看著板書回顧本節(jié)課所學(xué)知識。
【首尾呼應(yīng)】教師揭秘并讓學(xué)生課后嘗試解釋劉謙的魔術(shù)
【板書設(shè)計】 一、安培力的方向 左手定則
二、安培力的大小
垂直于磁場B放置的通電導(dǎo)線L，通過的電流為I時，它在磁場中受到的安培力F=IBL 三、磁電式電流表
【教學(xué)反思】
學(xué)生在安培力的方向一定與電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直，但電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可以成任意角度，當(dāng)電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時，安培力最大，而學(xué)生常�；煜�，誤以為安培力、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度一定是兩兩垂直的。另外，本節(jié)課對空間想象能力的要求比較高，因此要使學(xué)生能夠看懂立體圖，熟悉各種角度的側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖，需要一定量的訓(xùn)練鞏固。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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