資源簡介

人民教育出版社高中《物理》 (選擇性必修第二冊） 第一章 安培力與洛倫茲力
第一節 磁場對通電導線的作用力
【物理課程標準】通過實驗， 認識安培力。能判斷安培力的方向， 會計算安培力的大小。
了解安培力在生產生活中的應用
【教材分析】本節課是 2019 版《普通高中物理教科書》物理選擇性必修第二冊第一章 第一節磁場對通電導線的作用力的內容。在新教材中， 這節內容既是必修三初步對磁現象認 識之后的提升， 也是選擇性必修二第一章安培力與洛倫茲力的第一節內容。從知識結構上來 說具有承上啟下的作用；從物理學角度來說它是力與運動在磁現象中的具體表現；從社會科 技角度來說它又是電動機的基本原理， 是改變人們生活方式的非常重要的自然規律。因此本 節在磁現象中具有舉足輕重的地位。本節課主要是通過實驗對安培力及其大小和方向進行認 識， 以及用安培力的規律來解釋磁電式電流表的工作原理。安培力的方向和大小是本節的重 點內容， 也是這一章的重點內容之一。安培力、電流、磁感應強度三個量方向的空間關系（左
手定則）是本節的難點。
本節課在教材演示實驗的基礎上，利用電子秤和傳感器設計相應的分組實驗和演示實 驗， 讓學生動手進行實驗探究， 培養他們的科學探究能力， 對實驗現象的分析能力， 培養學
生的科學態度， 提升學生的物理學科核心素養， 對安培力的方向和大小建立更加直觀的認識。
【學情分析】對于高二的學生已經具備了一定的物理實驗操作技能、分析、歸納實驗現 象的能力， 對控制變量法有了一定的認識。通過前面必修知識的學習， 已經認識了幾種常見 磁場的磁感線分布， 知道蹄形磁鐵磁場的分布情況， 他們已經知道了磁場對通電導線會有作 用力，而且在磁感應強度的定義中， 已經知道電流和磁場垂直時受力最大， 平行時則不受力， 但對該力的方向以及電流和磁場不垂直也不平行時的一般情況并不了解。而且學生在三維空 間的想象和建立上存在障礙， 對于復雜的邏輯推理存在困惑， 這就需要老師引導幫助他們克
服困難。
【教學目標】依據高中物理《課程標準》，以及高中物理學科核心素養在物理觀念、科 學思維、科學探究、科學態度與責任等方面的具體要求， 結合學科教學理念、教學內容和學
生的實際認知水平，設定教學目標如下：
（1）通過實驗認識安培力的方向及大小，了解安培力在生產生活中的運用，會用左手定則
判斷安培力的方向。
(2） 經歷得出安培力、磁感應強度和電流三者方向關系的過程，體會歸納推理的方法。經
歷一般情況下安培力表達式的得出過程，體會矢量分析的方法。
(3） 觀察磁電式電流表的結構，知道磁電式電流表的工作原理，體會物理知識與科學技術
的關系。
【教學重點與難點】
教學重點：安培力的大小計算和方向判定。
教學難點：用左手定則判定安培力的方向。
【教法學法】
教法：創設情境法、實驗探究法、講授法
學法：自主探究法、討論交流法
【教學資源】
多媒體課件、電子秤、導線、蹄形磁鐵、學生電源， 線圈， 鐵架臺、無線力傳感器、電 動機、帶轉盤的磁鐵、平板電腦、PASCO 數據記錄軟件、磁電式電流表。學生分組實驗儀器（電
子秤、導線、蹄形磁鐵、學生電源，線圈，正方體鐵框和磁鐵小箭頭若干）。
【課時安排】 1 課時
【教學流程】
走進情景，激發興趣
提出問題，做出猜想
科學探究，歸納規律
學以致用，知行合一
【教學過程】
（一）走進情景，激發興趣
教師：觀看電磁炮視頻，激發學生興趣
學生觀看
引入課題:是什么力量推動炮彈，讓它獲得了如此大的動能。它就是磁場對通電導線的作用 力。
由于這個力是安培在科學研究中最先發現的，所以以他的名字來命名這個力——安培力。 把這個力轉化成科學形式的第一步就是要確定他的大小和方向。
（二）提出問題，做出猜想
任務一：觀察演示實驗一，對安培力的方向做出猜想
教師演示:讓導體棒垂直磁場方向放置， 如圖所示， 給線圈通電， 觀察實驗現象， 并回答問題。
問題 1：看到了什么？
問題 2：導體棒動了，說明什么？
問題 3：什么力？
問題 4：誰對誰的作用力？
問題 5：方向朝哪？
問題 6: 能讓它向相反的方向運動嗎？
學生回答問題。
對安培力方向做出猜想：安培力的方向與磁場方向和電流方向有關。
教師演示實驗驗證對安培力方向的猜想。
得出結論：安培力的方向與磁場方向和電流方向有關。
任務二：分析總結安培力方向特點。
教師引導學生分析：進一步得出安培力方向特點。
安培力與電流和磁場方向都垂直，安培力垂直與電流和磁場方向決定的平面。
學生分組實驗：用正方體鐵框和彩色磁吸箭頭標記方向， 。
教師引導學生通過旋轉擺放正方體，得出結論：當電流和磁場方向垂直時，三者方向關系是 確定的。
引導學生進一步發現安培力方向遵循的規律。
啟發：有沒有什么東西既方便攜帶，又能幫我們記住三者的關系，方便判斷呢？
介紹：左手定則
從實驗到理論
任務三：嘗試應用左手定則判斷下列情況中安培力的方向，并用實驗驗證。
圖片
練習使用左手定則判斷下列情況下的安培力方向，并利用分組實驗器材驗證判斷結果。
學生分組實驗器材圖片：
教師介紹器材：重點介紹器材中電子秤和線圈的作用。
學生分組實驗，教師巡視指導。
請學生匯報判斷結果和實驗現象。（從理論到實驗，鞏固練習使用左手定則判斷安培力，體 驗用傳感器觀察力）
總結：安培力方向特點。
提問：剛才的實驗中電流和磁場方向都是垂直的，那如果二者不垂直時，安培力的方向朝那 呢？還能不能用左手定則判斷呢？在接下來的學習中會找到答案。
設置懸念，激發學生的求知欲。
基于核心素養的設計意圖：學生經歷了提出問題、設計方案、動手實驗、分析現象、合作交 流等一系列的探究過程，增強了實踐的意識，感受到合作探究的樂趣，提升了探究能力。
任務四： 從理論上分析當導線和磁場方向的夾角為 θ時，它受到的安培力多大？
復習:磁感應強度 B 的定義。利用已有知識解決新問題。
由磁感應強度的的定義：
（1）當電流與磁場方向垂直時， F = ILB
（2）當電流與磁場方向平行時， F = 0
教師提問：如果電流和磁場方向既不平行也不垂直，受到的安培力大小會怎樣呢？
能不能結合已經學過的知識來解決這個一般的情形。
學生討論后回答。
教師總結:變不垂直為垂直，是處理這種一般情況的基本思路。
教師提問：利用這個思想能不能解決當電流和=磁場方向不垂直時，安培力方向的判斷呢？ 引導學生思考，解決一般情況下安培力方向的判斷。
從理論到實驗
任務五：觀察演示實驗二，體會理論與實驗相結合的科學嚴謹性。
演示實驗二
教師：介紹實驗裝置及實驗過程
教師提問：如果理論分析正確，屏幕上的力隨時間的變化關系圖像是什么樣的？ 引導學生分析，預測。
實驗操作，學生觀察。
教師總結：安培力的大小
（1）當電流與磁場方向垂直時， F = ILB
（2）當電流與磁場方向平行時， F = 0
（3）當電流與磁場方向夾 θ 角時， F =F = ILBsinθ
基于核心素養的設計意圖：通過學生的理論推導和教師演示實驗結果相結合，加深了對電流 與磁場方向有一般夾角時安培力大小的認識， 并且將理論和實驗相結合， 再次體現科學探究 的精神。
（三）學以致用
任務六：了解電磁炮的原理
結合課件，引導學生分析電磁炮的原理。
介紹我國的電磁彈射技術，激發學生的愛國情懷。
基于核心素養的設計意圖：學生通過所學知識，分析電磁炮的工作原理，體會物理知識在生 活中的應用。
教師結合課件分析工作原理。
（五）課堂總結：請學生回顧這節課收獲
（六）課后作業：
1、書面作業：完成課后本節后《練習與應用》第 2 題和第 3 題。
2.、探究任務：了解安培力在生活中的應用。
【板書設計】
1.1 磁場對通電導線的作用力——安培力
一、 安培力的方向
二、 安培力的大小
三、 應用
【教學反思】

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