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視頻標簽：磁場對通電,導線的作用
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修1-1第二章第三節磁場對通電導線的作用-江西省 - 南昌
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磁場對通電導線的作用
教材分析
磁場對通電導線的作用是人民教育出版社高中物理選修1-1第二章第三節的內容。本節課是學生在學習
了電流磁場概念和基本特性等知識的基礎上引入的，安培力是高考重點之一,是高中階段最后一個重要的力。同時為學習磁場對運動電荷的作用等后續知識做鋪墊。因此本節內容在整章教材中起著承前啟后的作用。
安培力是本章教學的重難點，也是整個電磁學乃至中學物理的重點，因此學好本節內容，就為后續學習奠定了堅實的基礎。
學情分析
1.知識方面
首先是知識方面，高二學生的知識面較廣，具備一定的物理知識積累，初步學習了磁現象和磁感應強度等內容。
2.心理特征
學生的求知欲強，對于新知識的學習和實驗探究有濃厚的興趣。 3.思維方面
學生的思維非常開闊，具備形象思維較強，但抽象思維還有所欠缺的特點。
教學目標
物理觀念
1. 理解“磁場”這種物質對通電導線的作用力。 2. 學會運用左手定則判斷安培力的方向 3. 會用F=BIL計算勻強磁場中安培力的大小。
科學思維：能夠建立通電導線在磁場中受力作用的模型，能對通電直導線間的相互作用現象進行分析和推理，獲得結論并作出解釋。
實驗探究：
4. 探究安培力的方向與哪些因數有關的實驗過程，體會觀察和記錄實驗要素。 5. 體驗如何從實驗現象中總結出規律的科學方法,培養學生總結歸納的能力。 6. 通過探究方案，體會控制變量法的研究方法 科學態度與責任
7. 通過了解安培力的在生活中的應用，體會物理知識對現代社會發展的貢獻。 8. 通過探究學習使學生體驗到探究自然規律的艱辛與喜悅。 9. 培養學生用物理原理和研究方法解決實際問題的意識。
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教學重點和難點
教學重點
通過實驗探究得到電流磁場安培力三者方向的關系，學會運用左手定則判斷安培力的方向 教學難點 磁感應強度概念。
教學設計
本節課的主要設計思路如下：
1．以實際生活情景為切入點，通過觀察，培養學生發現問題的意識。
平時我們喜歡用手機聽聽歌看看視頻，可以用耳機也可以用手機自帶的揚聲器。但如果想要大一點的聲音，可以用手機作為聲音信號源，通過功率放大器，連接到喇叭上。現在斷開喇叭，將這兩端接到一張A4紙上，毫無動靜。現在用一塊強磁靠近它，A4紙居然也會發出聲音。以神奇的紙喇叭作為引入激發學生的求知欲。配合學生耳熟能詳的流行音樂，極大程度提升學生對物理的親切感。同時本實驗除了要用眼睛看，還需耳朵聽，讓學生多感官參與觀察實驗現象。以極高的效率吸引學生的注意力。
2．通過對比實驗演示，加深學生對安培力的理解。
對于安培力大小的講述。我將借助安培力演示器，直接探究安培力大小一導體棒長度和電流的關系。安培力演示器上金屬線框的偏角大小可以通過指針偏轉角大小的反映，安培力演示器的金屬線框受到安培力會發生偏轉帶動指針偏轉。首先，認識安培力演示器，通過改變不同接線柱可以改變導體接入電路中的長度，第一次探究與通電導體棒長度的關系；第一次接在1、2（儀器上我給三接線柱標稱為1、2、3）兩接線柱上時 。接入電路中的導體棒較短，閉合電源開關，讓學生注意觀察安培力演示器和電流表指針偏轉情況；第二次將導線接在1、3兩接線柱上，這是調節電路中的電壓大小，讓這次電路中電流與第一次實驗中電路中的電流大小一樣，學生觀察到電流表偏角與第一次實驗與第一相等，而安培力演示器指針與第一次相比更大了，引導學生說出，此次實驗中金屬線框受到的安培力更大了。進而得到同一磁場中，電流一定時，通電導體棒越長，收到的安培力越大。然后探究金屬線框受到安培力大小與電流大小的關系，此次實驗中控制線框接入電路中長度不變（導線接入電路中接線柱保持不變），實驗過程中，緩慢調大電路中電流大小，注意讓學生觀察電流表指針和安培力演示器的指針偏轉情況。實驗中會發現隨著電路中電流大小的增大，安培力演示器的指針偏角在增大，那么得出結論，同一磁場中，通電導線長度一定時，通電電流越大，線框所受安培力越大。進而完成對安培力大小的探究。
2．以提出問題、解決問題為導向，通過真實的實驗電路設計，培養學生的科學思維和探究能力。 首先，引導同學們猜想與安培力方向有關的因素，并進行第一次實驗探究，驗證安培力方向與電流和磁場方向有關。每四人一組準備了一導軌座、一滑動變阻器、一學生電源、一個用錫箔紙卷成的導體棒和一個U形磁鐵。讓同學們按照表中要求改變電流以及磁場的方向并記錄清楚安培力的方向是否改變。接著，進行規律探究，依照表中要求，控制電流和磁場的方向探究三者之間的關系。讓每組按照不同的實驗結果，利用三種不同顏色的吸管表示磁場，電流以及安培力的方向，插入橡皮泥橡皮泥中得到安培力方向模型。（例如按照第三組結果插吸管）并讓每組學生代表展示出自己的模型與他組
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進行對比，讓藍色的吸管豎直向上，黃色吸管指向講臺，讓學生發依照不同的實驗結果插吸管得到的模型是一致的。并及時總結結論：三者的方向存在明確的關系。在本實驗中利用了質量較小的錫箔紙卷成導體棒，根據牛頓第二定律，能夠觀察到明顯的實驗現象。在導軌座上標記清楚前后左右，便于同學們統計實驗數據。利用吸管和橡皮泥表示三者方向，直觀明確。實驗過程時間需由老師嚴格把控。整個探究過程層次遞進，環環相扣，節奏簡潔明快。由于三者方向關系是三維立體的，而此時學生的空間想象能力還不夠，因此得出安培力方向模型以后，讓同學們根據吸管模型利用身邊事物結合自己的語言來表示這三者方向的關系，例如在實際教學當中有同學提出眼鏡定則：利用眼鏡的短邊代表磁場方向，鏡腳所對邊代表電流方向，鏡框所對邊代表安培力的方向。除此之外還有耳目定則：利用腦袋所指方向代表磁場方向，目光直視方向代表電流方向，右耳傾聽方向代表安培力的方向。在這一環節中，學生會提出各種各樣的想法，老師要及時點評鼓勵，并指出他們選取代表三個方向的事物在便攜性，和靈活性上面存在的問題。由此引出左手定則。在講解左手定則的過程中，要結合學生得到的安培力方向模型來進行。
。
4.物理起源于生活，也將其應用于生活。
最后，物理起源與生活也要應用于生活，回到課堂之初揭秘紙喇叭，其實在白紙的背后粘有一用漆包線繞制成的正八邊形線圈，強磁靠近時，通有變化電流的線圈受到變化的安培力振動，從而帶動白紙振動。將電信號轉化成聲信號。并告知學生生活中的耳機、音響都用到了安培力。
利用一個金屬線框，一節干電池和幾塊強磁，現在將干電池放在強磁上方再將金屬線框放在干電池上方。這樣就得到一個小小電動機。由此讓學生舉出生活中哪些地方利用電動機。
本節課的教學流程如下：
教學儀器
利用神奇的紙喇叭，激發學生興趣
利用探究實驗，得到安培力大小與哪些因素有關
介紹更為精確的實驗表明安培力大小的決定因素
通過學生實驗，探究得到三者方向的關系
通過學生討論交流得到屬于自己的安培力方向定通過揭秘引入實驗紙喇叭讓學生了解安培力在生活中的應用
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1．功率放大器、紙喇叭、強磁
2．學生分組實驗導軌座、U形磁鐵、滑動變阻器、學生電源、錫箔紙導體棒、三種顏色吸管、橡皮泥 3．安培力演示器
4．應用演示實驗：電池、一組圓形強磁、自制銅絲線框
教學過程
環節一、創設情景、提出問題： 【演示實驗】神奇的紙喇叭
1.大家平時可能會用手機看看視頻聽聽歌，可以用耳機（插入耳機，放音樂），也可以直接用手機內的聽筒（ 拔耳機），如果想聽大點聲音，可以將手機做為聲音信號源，經過一個功率放大器，接上喇叭。
2.現在我斷開喇叭，（沒有聲音了）接到一張白紙上，看看有什么現象，（沒有什么現象），現在用一塊磁鐵靠近白紙，居然白紙也會發出聲音這是什么原因呢？
環節二、演示實驗、建立關系：
對于安培力大小的講述。我將借助安培力演示器，直接探究安培力大小一導體棒長度和電流的關系。安培力演示器上金屬線框的偏角大小可以通過指針偏轉角大小的反映，安培力演示器的金屬線框受到安培力會發生偏轉帶動指針偏轉。首先，認識安培力演示器，通過改變不同接線柱可以改變導體接入電路中的長度，第一次探究與通電導體棒長度的關系；第一次接在1、2（儀器上我給三接線柱標稱為1、2、3）兩接線柱上時 。接入電路中的導體棒較短，閉合電源開關，讓學生注意觀察安培力演示器和電流表指針偏轉情況；第二次將導線接在1、3兩接線柱上，這是調節電路中的電壓大小，讓這次電路中電流與第一次實驗中電路中的電流大小一樣，學生觀察到電流表偏角與第一次實驗與第一相等，而安培力演示器指針與第一次相比更大了，引導學生說出，此次實驗中金屬線框受到的安培力更大了。進而得到同一磁場中，電流一定時，通電導體棒越長，收到的安培力越大。然后探究金屬線框受到安培力大小與電流大小的關系，此次實驗中控制線框接入電路中長度不變（導線接入電路中接線柱保持不變），實驗過程中，緩慢調大電路中電流大小，注意讓學生觀察電流表指針和安培力演示器的指針偏轉情況。實驗中會發現隨著電路中電流大小的增大，安培力演示器的指針偏角在增大，那么得出結論，同一磁場中，通電導線長度一定時，通電電流越大，線框所受安培力越大。進而完成對安培力大小的探究。
環節三、自主探究、發現規律
1．大家不妨猜想一下，安培力的方向可能與哪些因素有關呢？可能與電流的方向有關，也可能與磁場的方向有關。這是我們的猜想，現在要驗證它必須進行實驗。
【學生實驗】驗證安培力的方向是否與電流和磁場的方向有關
2.在大家桌子上，每四人一組放有一學生電源，一個滑動變阻器，一個事先為大家標注清楚前后左右的導軌座，一個U形磁鐵，一根用錫箔紙卷成的導體棒，以及導線若干。請大家根據屏幕上的實
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物圖連接好電路。現在請大家將手中的導體棒放在兩導軌上，并置于U形磁鐵的NS極之間，現在接通電源。結合表中的要求對應控制和改變電流和磁場的方向，填寫好相應的表格。
【學生實驗】探究安培力的方向與電流和磁場的方向的關系
3.大家最后得到的結果都是一致的，分別改變電流，磁場的方向，安培力的方向都會發生改變。那么三者方向之間存在怎樣的關聯，還需要進一步實驗探究來發掘。現在我們要進行規律的探究了。這一次要控制好電流和磁場的方向，那么電流的方向可以是怎樣的呢？大家結合導軌座上前后左右的標識告訴我。（可以向左也可以向右），那磁場的方向呢？（可以向上也可以向下），那么排列組合起來一共會有幾種情況出現呢？（四種）好的，這一次請大家依照你們組的情況要求控制好電流和磁場的方向，記錄清楚安培力的方向，填寫在實驗報告單中。
環節四、自主建模、得出結論
【學生活動】插橡皮泥得到安培力方向模型
1.三者方向的關聯好像不是那么一目了然，那我們將畫出的模型做成實物吧，請大家利用桌上的橡皮泥和三種不同顏色的吸管，分別代表電流磁場以及安培力的方向，根據你們組的實驗結果，將三根吸管插入橡皮泥中得到一個安培力方向模型。
【學生活動】總結一條屬于我們自己的安培力方向定則
2. 電流，磁場和安培力三者的方向上確實存在著明確的關聯，規律就如大家手中的安培力方向模型所示。現在大家想一想，要去判斷某個模型安培力的方向，還要隨身攜帶著方向模型才行嗎？很不方便。我們必須用一句婦孺皆知的語言來去將我的觀點表達出來。
【學生分享】耳目定則：用腦袋的方向代表磁場方向，目光正視方向代表電流方向，右耳傾聽的方向代表安培力的方向。
【學生分享】眼鏡定則：眼鏡的短邊對應磁場方向，鏡腳所對邊代表電流方向，鏡框所對邊代表安培力的方向。
環節五、揭秘引入、聯系實際
1.同學們，安培力起源于生活，我們也要將其應用于生活中。回到課堂之初，我來為大家揭秘這張薄薄的A4紙是如何放出音樂的。其實啊，我在它的一個背面粘上了一個用漆包線繞制而成的線圈。當磁鐵靠近時，通有電流的漆包線在磁場中會受到安培力的作用從而帶動A4紙運動。而電流大小是時刻變化的，所以安培力也是時刻變化的，因此線圈就會帶動A4紙發生振動。整個過程將變化的電信號轉化為聲音信號。在我們生活中音響，擴音器，耳機都運用了安培力。
2. 這里有一個銅絲線框，一節干電池和幾塊強磁，將干電池放在強磁的上面，再將銅絲線框置于干電池上。大家覺得這個線框能不能轉動起來呢？（能）好，那就請你來說說原因。（學生，有電流有磁場，而線框受到安培力的作用轉了起來）。掌聲鼓勵一下，這個小小的電動機就送給這位同學。在我們日常生活中，很多電器都是通過電動機來使用安培力驅動我們的生活的。大家能想到哪些例子呢？（電風扇，電動車，洗衣機）
環節五、 作業
思考生活中哪些地方利用安培力可以進一步方便改善我們的生活。
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板書設計
教學反思
1.紙喇叭播放耳熟能詳的音樂，提升對物理親切感，多感官參與，激發學生的求知欲。
2.借助分組實驗，為學生提供直觀的實驗器材，讓學生參與討論、探究。打破傳統實驗單一，現象不明顯，不易探究等缺點。
3.難點安培力大小F=ILB的突破由定性變定量，可操作性強，準確度高，效果好。
4.除了自制小小電動機以外，利用簡單的器材就可以制作出磁力小火車。讓學生感受到物理與生活實際的距離是如此之近。打開了學生的思維，提升了學生對安培力的認識。
5.不足點：實驗器材外觀需進一步改進，數據采集稍顯繁瑣。 (一)教學設計的創新
1.引入實驗：打破了傳統實驗小小電動機現象單一，無法極大程度調動學生積極性的缺點。通過播放學生耳熟能詳的流行音樂，提升學生對物理的親切感，且多感官參與實驗現象的觀察。
2.學生實驗（安培力方向的探究）：為學生提供直觀的實驗器材，通過觀察導體棒的運動方向結合導軌座前后左右的標識記錄清楚三者方向的關系，直觀明確。并利用質量較小的錫箔紙卷成導體棒，便于學生觀察到實驗現象。
3..應用實驗（磁力小火車）：除了自制小小電動機以外，利用電池、銅絲線圈、磁鐵等簡單的實驗器材就可以制作出小火車。簡單易得，讓學生感受到物理與生活實際的距離是如此之近。打開了學生的思維，提升了學生對安培力的認識。
(二)核心素養的培養
通電導線在磁場中受到的力
一、安培力的大小 二、安培力的方向
F=BIL（BL） 左手定則
三、安培力的應用
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讓學生自主得到方向規律之后，自己思考除了左手定則以外還能提出別的什么更好的想法，極大程度發揮學生的主觀能動性，讓學生自己得到屬于自己的安培力方向定則。不迷信權威，樹立良好的科學態度與責任。
(三)自身能力的提升
1.通過設計本堂課自己也在反復問自己，注意了知識的生成過程嗎？能夠吸引學生的注意力嗎？是否還可以進一步增加學生參與物理規律的探究，思考，分析的過程中來呢？左手定則的得出是否刻板化？
2．由知識的傳播者變成一個知識的探討著，探討為何要如此進行實驗，探討怎么得出這樣的規律。不再將老師放在高高在上的講臺上。通過探究物理規律，拉近學生與知識的距離，同時也拉近了師生的距離。不再讓自己變成絕對的“權威”，而是俯身教學，參與學生討論。和學生一起總結得出結論。
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