2024-2025學(xué)年高中物理 第3章 2 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用-安培力教學(xué)設(shè)計(jì) 教科版選修3-1

2024-2025學(xué)年高中物理第3章2磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用——安培力教學(xué)設(shè)計(jì)教科版選修3-1課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、設(shè)計(jì)意圖同學(xué)們，咱們今天要一起探索一個(gè)神奇的現(xiàn)象——磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用，也就是安培力。想象一下，電流通過導(dǎo)線時(shí)，如果導(dǎo)線處于磁場(chǎng)中，它會(huì)受到力的作用，就像小船有了槳，就能在水中前行一樣。咱們這節(jié)課的目標(biāo)，就是通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，讓你們深刻理解安培力的概念，感受物理世界的奧妙之處。????讓我們一起走進(jìn)這神秘的物理世界吧！????二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究能力：通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，提升提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋和評(píng)估的能力。

2.科學(xué)思維：理解安培力產(chǎn)生的原理，學(xué)會(huì)運(yùn)用類比和建模的方法來解釋物理現(xiàn)象。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在技術(shù)發(fā)展中的重要作用，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)知識(shí)的尊重和責(zé)任感。

4.科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境意識(shí)：認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)和電流在生活中的應(yīng)用，以及它們對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

同學(xué)們?cè)诖酥耙呀?jīng)學(xué)習(xí)了電流和磁場(chǎng)的基本概念，了解了電流的磁效應(yīng)，對(duì)洛倫茲力有一定的認(rèn)識(shí)。這些知識(shí)為今天學(xué)習(xí)安培力奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中學(xué)生對(duì)物理學(xué)科普遍保持較高的興趣，他們喜歡通過實(shí)驗(yàn)來觀察和驗(yàn)證物理現(xiàn)象。在能力方面，同學(xué)們具備一定的邏輯思維和抽象思維能力，能夠理解復(fù)雜的物理概念。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，多數(shù)學(xué)生偏好通過實(shí)驗(yàn)和直觀演示來學(xué)習(xí)新知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在學(xué)習(xí)安培力時(shí)，學(xué)生可能會(huì)遇到以下困難：一是理解安培力方向與電流方向、磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，二是掌握左手定則的應(yīng)用，三是將安培力與洛倫茲力進(jìn)行區(qū)分。此外，對(duì)于部分學(xué)生來說，將抽象的物理概念與實(shí)際生活中的現(xiàn)象聯(lián)系起來也是一個(gè)挑戰(zhàn)。四、教學(xué)方法與手段1.講授法：結(jié)合多媒體課件，講解安培力的基本概念、公式和左手定則，幫助學(xué)生建立清晰的理論框架。

2.實(shí)驗(yàn)法：設(shè)計(jì)安培力實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親手操作，觀察電流在磁場(chǎng)中的受力情況，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。

3.討論法：分組討論安培力的應(yīng)用實(shí)例，激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)解決問題的能力。

2.教學(xué)手段：

1.利用多媒體展示安培力計(jì)算和實(shí)驗(yàn)過程，增強(qiáng)直觀性。

2.通過教學(xué)軟件模擬安培力實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生動(dòng)手能力。

3.制作互動(dòng)課件，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)安培力知識(shí)，提高課堂趣味性。五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

同學(xué)們，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電流的磁效應(yīng)，了解到電流周圍存在磁場(chǎng)。今天，我們將繼續(xù)深入探討磁場(chǎng)與電流之間的相互作用，也就是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用，也就是安培力。那么，你們有沒有想過，當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)，它會(huì)受到怎樣的力的作用呢？讓我們一起揭開這個(gè)謎團(tuán)吧！

二、新課講授

（一）安培力的概念

同學(xué)們，我們先來回顧一下洛倫茲力的知識(shí)。洛倫茲力是指帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的力。那么，當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線中的電荷就會(huì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，從而受到洛倫茲力的作用。這就是安培力的來源。

（二）安培力的方向

（三）安培力的大小

安培力的大小與電流的大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。具體來說，安培力的大小可以用以下公式表示：F=BIL，其中F是安培力，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線長(zhǎng)度。

（四）安培力的應(yīng)用

安培力在我們的生活中有著廣泛的應(yīng)用。例如，電動(dòng)機(jī)就是利用安培力將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。此外，安培力還在變壓器、發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

三、課堂實(shí)驗(yàn)

同學(xué)們，接下來，我們將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證安培力的存在和方向。請(qǐng)同學(xué)們拿出實(shí)驗(yàn)器材，包括一根通電導(dǎo)線、一個(gè)條形磁鐵和一個(gè)開關(guān)。首先，將導(dǎo)線與開關(guān)連接，閉合開關(guān)，使電流通過導(dǎo)線。然后，將導(dǎo)線放置在磁鐵附近，觀察導(dǎo)線是否會(huì)受到力的作用。

實(shí)驗(yàn)過程中，同學(xué)們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線確實(shí)會(huì)受到力的作用，而且根據(jù)左手定則，我們可以確定安培力的方向。這個(gè)實(shí)驗(yàn)充分證明了安培力的存在。

四、課堂討論

同學(xué)們，現(xiàn)在我們來討論一下安培力的應(yīng)用。請(qǐng)同學(xué)們舉例說明安培力在生活中的具體應(yīng)用，并談?wù)勛约簩?duì)安培力的認(rèn)識(shí)。

在討論過程中，同學(xué)們提到了許多安培力的應(yīng)用實(shí)例，如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等。同時(shí)，也有同學(xué)表示，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，他們更加深入地理解了安培力的概念，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在技術(shù)發(fā)展中的重要作用。

五、課堂小結(jié)

同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了安培力的概念、方向、大小和應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)和討論，我們對(duì)安培力有了更加直觀和深刻的認(rèn)識(shí)。希望大家在今后的學(xué)習(xí)中，能夠繼續(xù)探索物理學(xué)的奧秘，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中。

六、課后作業(yè)

1.請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)安培力的基本特點(diǎn)。

2.查找資料，了解安培力在生活中的應(yīng)用，并撰寫一篇短文。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的安培力實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證安培力的存在和方向。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-磁場(chǎng)與電流的相互作用的物理現(xiàn)象：除了安培力，還可以探討磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，即洛倫茲力，以及電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這些內(nèi)容與安培力有直接的關(guān)聯(lián)。

-電磁學(xué)的歷史與發(fā)展：介紹電磁學(xué)的發(fā)展歷程，包括法拉第的電磁感應(yīng)定律、麥克斯韋方程組等，幫助學(xué)生了解電磁學(xué)的理論基礎(chǔ)。

-電動(dòng)機(jī)的工作原理：深入探討電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和原理，包括轉(zhuǎn)子、定子、線圈和磁極等部分，以及它們?nèi)绾瓮ㄟ^安培力產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

2.拓展建議：

-閱讀資料：《電磁學(xué)導(dǎo)論》或《物理學(xué)史上的里程碑》等書籍，了解電磁學(xué)的發(fā)展背景和科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

-觀看視頻：利用網(wǎng)絡(luò)資源，觀看有關(guān)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的視頻，如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的原理演示，增強(qiáng)直觀理解。

-實(shí)踐操作：組織學(xué)生進(jìn)行電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)，如制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，通過實(shí)際操作加深對(duì)安培力的理解。

-研究項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生選擇與安培力相關(guān)的課題進(jìn)行深入研究，如探究不同電流和磁場(chǎng)條件下安培力的大小和方向。

-應(yīng)用分析：讓學(xué)生分析現(xiàn)代生活中電磁設(shè)備的應(yīng)用，如手機(jī)、電腦中的電磁元件，以及它們是如何利用安培力工作的。

-思考討論：引導(dǎo)學(xué)生思考安培力在現(xiàn)代科技發(fā)展中的作用，例如在新能源技術(shù)、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域的重要性。

-小組合作：分組討論安培力的實(shí)際應(yīng)用案例，如風(fēng)力發(fā)電、磁懸浮列車等，通過合作學(xué)習(xí)提高分析問題和解決問題的能力。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)基于安培力的創(chuàng)新項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)一種新型的電磁懸浮裝置，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)踐能力。七、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

在本節(jié)課中，同學(xué)們的課堂表現(xiàn)整體良好。大家積極參與討論，對(duì)于安培力的概念和計(jì)算公式有較好的理解。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，同學(xué)們能夠按照要求操作，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，顯示出較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力。在課堂提問環(huán)節(jié)，同學(xué)們能夠提出一些有深度的問題，顯示出對(duì)知識(shí)的渴望和探索精神。

2.小組討論成果展示：

在小組討論環(huán)節(jié)，同學(xué)們就安培力的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討。每個(gè)小組都準(zhǔn)備了詳細(xì)的討論成果，包括安培力在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例，以及這些設(shè)備的工作原理。同學(xué)們的展示內(nèi)容豐富，邏輯清晰，展現(xiàn)了良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。

3.隨堂測(cè)試：

為了檢驗(yàn)同學(xué)們對(duì)安培力的掌握程度，我進(jìn)行了隨堂測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容包括選擇題、填空題和計(jì)算題，涵蓋了安培力的概念、公式、計(jì)算方法和應(yīng)用等方面。測(cè)試結(jié)果顯示，大部分同學(xué)能夠正確理解和應(yīng)用安培力的相關(guān)知識(shí)，但也有一部分同學(xué)在計(jì)算題中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，需要進(jìn)一步鞏固計(jì)算技巧。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

在課程結(jié)束后，我鼓勵(lì)同學(xué)們進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)。同學(xué)們通過反思自己的學(xué)習(xí)過程，認(rèn)識(shí)到自己在理解安培力方向、應(yīng)用左手定則等方面的不足。同時(shí)，通過互評(píng)，同學(xué)們也發(fā)現(xiàn)了其他同學(xué)的優(yōu)勢(shì)和不足，為今后的學(xué)習(xí)提供了參考。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，教師評(píng)價(jià)與反饋如下：

-對(duì)于課堂表現(xiàn)積極、參與度高的同學(xué)，給予表揚(yáng)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)保持。

-對(duì)于在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)表現(xiàn)突出的同學(xué)，提出更高的期望，希望他們?cè)诮窈蟮膶?shí)驗(yàn)中能夠更加細(xì)致和嚴(yán)謹(jǐn)。

-對(duì)于在隨堂測(cè)試中表現(xiàn)較好的同學(xué)，給予肯定，并鼓勵(lì)他們繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，探索更復(fù)雜的物理問題。

-對(duì)于在計(jì)算題中出錯(cuò)的同學(xué)，教師將進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們掌握正確的計(jì)算方法，并強(qiáng)調(diào)在今后的學(xué)習(xí)中要注重細(xì)節(jié)。

-對(duì)于在討論環(huán)節(jié)中提出有創(chuàng)意觀點(diǎn)的同學(xué)，教師將給予特別的關(guān)注，并鼓勵(lì)他們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中發(fā)揮自己的獨(dú)特見解。

-教師將根據(jù)學(xué)生的反饋，調(diào)整教學(xué)策略，如增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)、提供更多練習(xí)題等，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。八、教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思與改進(jìn)是教學(xué)過程中不可或缺的一環(huán)?；仡櫧裉斓母咧形锢碚n，我對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了反思：

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

在今天的實(shí)驗(yàn)中，我注意到部分同學(xué)在操作過程中顯得有些緊張，這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)于實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)還不夠熟悉。因此，我認(rèn)為在未來的教學(xué)中，我需要更加細(xì)致地指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，確保每個(gè)步驟都清晰明了。同時(shí)，我計(jì)劃設(shè)計(jì)一些更貼近生活的實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們?cè)趯?shí)際操作中感受到物理學(xué)的魅力。

2.討論引導(dǎo)：

在小組討論環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)在表達(dá)自己的觀點(diǎn)時(shí)不夠自信，這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)安培力的理解還不夠深入。為了改善這一點(diǎn)，我打算在未來的教學(xué)中，更多地鼓勵(lì)同學(xué)們發(fā)表自己的看法，并通過提問和引導(dǎo)，幫助他們逐步深入理解安培力的概念。

3.課堂互動(dòng)：

今天的課堂互動(dòng)中，我發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)在回答問題時(shí)顯得有些猶豫，這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)知識(shí)的掌握不夠牢固。為了提高課堂互動(dòng)的效果，我計(jì)劃在今后的教學(xué)中，增加一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，如小組競(jìng)賽、搶答游戲等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

4.課后作業(yè)：

今天的課后作業(yè)中，我發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)在計(jì)算題上出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)公式的應(yīng)用不夠熟練。為了提高同學(xué)們的計(jì)算能力，我打算在未來的教學(xué)中，增加一些計(jì)算練習(xí)，并定期進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)，以鞏固他們的計(jì)算技巧。

5.教學(xué)手段：

在使用多媒體教學(xué)手段時(shí)，我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)對(duì)屏幕上的內(nèi)容反應(yīng)不夠積極，這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)這種方式的學(xué)習(xí)效果有所質(zhì)疑。為了提高多媒體教學(xué)的效果，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)手段，如板書、實(shí)物演示等，以增強(qiáng)學(xué)生的感官體驗(yàn)。

6.教學(xué)評(píng)價(jià)：

在隨堂測(cè)試和課后作業(yè)中，我發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)對(duì)安培力的理解還不夠深入，尤其是在應(yīng)用左手定則時(shí)存在困難。為了更好地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我打算在未來的教學(xué)中，設(shè)計(jì)更多樣化的評(píng)價(jià)方式，如課堂表現(xiàn)、小組合作、個(gè)人反思等，以全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

針對(duì)以上反思，我制定了以下改進(jìn)措施：

-優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確保實(shí)驗(yàn)步驟清晰，操作簡(jiǎn)便，并增加與生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

-在小組討論中，更加注重引導(dǎo)和鼓勵(lì)，幫助學(xué)生深入理解安培力的概念。

-增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)有趣的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

-加強(qiáng)計(jì)算練習(xí)，定期進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)，提高學(xué)生的計(jì)算能力。

-結(jié)合多種教學(xué)手段，提高多媒體教學(xué)的效果，增強(qiáng)學(xué)生的感官體驗(yàn)。

-設(shè)計(jì)多樣化的評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

我相信，通過這些改進(jìn)措施，我的教學(xué)效果將得到進(jìn)一步提升，同學(xué)們對(duì)安培力的理解也將更加深入。內(nèi)容邏輯關(guān)系①安培力的基本概念：

-磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

-安培力的產(chǎn)生原理

-安培力的定義

②安培力的計(jì)算：

-安培力公式：F=BIL

-磁場(chǎng)強(qiáng)度B、電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L與安培力F的關(guān)系

-左手定則的應(yīng)用

③安培力的方向：

-安培力方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系

-左手定則的具體操作方法

-不同情況下安培力方向的確定

④安培力的應(yīng)用：

-電動(dòng)機(jī)的工作原理

-發(fā)電機(jī)的基本原理

-變壓器中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

⑤安培力的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

-安培力實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作

-觀察安培力的現(xiàn)象

-分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證安培力的存在和方向典型例題講解1.例題一：

已知電流為2A，導(dǎo)線長(zhǎng)度為1m，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.5T，求導(dǎo)線受到的安培力。

解題步驟：

①根據(jù)安培力公式F=BIL計(jì)算安培力的大小。

②代入已知數(shù)值：F=0.5T×2A×1m。

③計(jì)算得到安培力F=1N。

2.例題二：

一根長(zhǎng)為0.6m的直導(dǎo)線放置在垂直于磁場(chǎng)方向的平面上，導(dǎo)線中的電流為3A，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.2T，求導(dǎo)線受到的安培力。

解題步驟：

①根據(jù)安培力公式F=BIL計(jì)算安培力的大小。

②代入已知數(shù)值：F=1.2T×3A×0.6m。

③計(jì)算得到安培力F=2.16N。

3.例題三：

一根長(zhǎng)為0.8m的直導(dǎo)線放置在水平方向上，導(dǎo)線中的電流為4A，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.8T，求導(dǎo)線受到的安培力。

解題步驟：

①根據(jù)安培力公式F=BIL計(jì)算安培力的大小。

②代入已知數(shù)值：F=0.8T×4A×0.8m。

③計(jì)算得到安培力F=2.56N。

4.例題四：

一根長(zhǎng)為1.5m的直導(dǎo)線放置在傾斜角度為30°的平面上，導(dǎo)線中的電流為5A，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.5T，求導(dǎo)線受到的安培力。

解題步驟：

①首先計(jì)算導(dǎo)線在磁場(chǎng)方向上的長(zhǎng)度：L=L0×cosθ=1.5m×cos30°=1.5m×√3/2。

②代入安培力公式F=BIL計(jì)算安培力的大小。

③代入已知數(shù)值：F=1.5T×5A×1.5m×√3/2。

④計(jì)算得到安培力F=11.18N。

5.例題五：