资源简介

主题五 电与磁及其应用
第四节 磁场对电流的作用 教学设计案例
课程内容 第四节 磁场对电流的作用
课程类型 启发讲授课 课时 1 学时
教材内容分析 本节主要让学生通过实验，了解安培力的概念，能利用左手定则判断安培力的方向。了解直流电动机的工作原理，能列举直流电动机在生产、生活中的应用实例。通过控制变量实验，进一步了解安培定律，知道通电导线与磁场垂直时所受安培力的大小与哪些因素有关，会进行简单的计算。
学情分析 学生在初中虽然学习过安培力，但是没有学习过判断安培力方向的方法，也不会计算安培力的大小，这两个内容都是后面理解电动机、磁电式电表的工作原理的基础，因此都是本节学习的重点。
教学目标 1．巩固安培力的概念，了解安培定律，形成安培力的方向由电流方向和磁场方向共同决定、安培力的大小由磁感应强度、电流和导线长度等因素共同决定等物理观念，并能用其解释生产生活中的相关电磁现象。
2．了解建构直流电动机、磁电式仪表等物理模型的方法。了解总结左手定则、安培定律时使用的控制变量、综合、归纳等科学方法。
3．通过对演示实验的观察与讨论，提高实验观察等核心素养。通过对磁电式仪表工作原理的了解，增强技术运用等核心素养。
4．了解科学家通过实验总结规律的过程，增强精益求精的工匠精神。了解直流电动机和磁电式仪表在生产、生活中的应用，体会科学技术对人类社会发展的促进作用，增强科技传承的社会责任感。
教学重点 让学生了解左手定则，了解安培定律。
教学难点 使用综合法，归纳左手定则。利用控制变量法探究安培定律。
教学策略 让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，提高实验观察能力，受到科学方法熏陶。
主要教法 启发式讲授、演示实验、组织合作学习
主要学法 自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习
教学资源 多媒体课件展示系统、平行导轨架1个、蹄形磁铁1个、导体棒1根（铝管或铜管）、一号干电池1节、单刀开关1个、导线若干、带横杆的铁架台1个、特大号铁氧体蹄形磁铁3个、直径约1 mm长约10 cm的铜导体棒1根、学生电源1台、滑动变阻器（10 Ω 2 A）1个、电流表（3 A）1个等。
课堂实施
教学 环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
课前 准备 1. 通过实验，可以归纳出安培力的方向跟磁场方向和电流方向三者之间的关系是怎样的？ 2. 什么是综合法？ 3. 什么是左手定则？ 4. 什么是归纳法？ 5. 直流电动机的工作原理是什么？ 6. 通过实验发现，安培力的大小与哪些因素有关？ 7. 什么是安培定律？ 8. 磁电式仪表的主要工作原理是什么？ 1. 安排学生进行预习（阅读教材、观看老师提供的微课视频）。 2. 就学生提出的问题进行有针对性地备课，准备在课堂上学生讨论时给予指导。 对教材和教学视频进行学习和思考，并与同学讨论其中发现的问题，将疑问反馈给老师。 让学生通过课前自主学习，发现自己不理解的问题，准备到课堂上与同学讨论，与老师交流，解决疑问。
课堂 实施 新课引入 创设情境： 现代家庭生活中必备的一些大小电器，如洗衣机、油烟机、换气扇、豆浆机、榨汁机、吹风机等（如图所示）都是利用电动机进行驱动的。 展示图片、提问： 电动机为什么会转动呢？ 观看、思考 激发学生学习动力，明确学习目标
新课教学 演示实验：研究安培力与电流、磁场三者方向之间关系 将一根导体棒（铝管或铜管）放在如图所示的实验装置上，调整实验装置的位置，使导体棒朝向南北方向，用一节干电池给导体棒供电。按照表中的顺序，分别改变电流和磁场的方向，观察导体棒的运动情况，将观察到的现象记录在表中。 进行演示实验，组织合作学习，提问： 安培力的方向跟磁场方向和电流方向三者之间的关系是什么？ 观看实验、合作学习、回答： F、B、I三者可以用右手大拇指、中指、食指相互垂直表示，或其他表示法。 引导学生通过现象归纳规律。
【思维与方法】 综合法 综合法就是把研究对象的各个部分、方面和因素联合起来加以研究，从而在整体上把握事物的本质和规律的思维方法。 综合是在分析研究的基础上进行的，把分析的结果联系在一起，能使各个部分、要素脱离并列的状态，呈现出有机的联系，形成多样性的统一体，能更深刻地认识对象的本质和规律。 讲述 倾听 让学生了解综合这一科学方法。
左手定则（如图所示）：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 展示图片、讲解 观看、倾听、理解、记忆 让学生了解利用左手定则来判定安培力方向的方法。
直流电动机工作原理：利用左手定则可知，磁场对通电线圈中左侧的导线产生向上的安培力，对线圈中右侧的导线产生向下的安培力，从而对线圈产生力矩作用，使它绕着中轴转动。当线圈从图示位置转过90°时，线圈会通过换向器将电流的方向反转过来，使其继续旋转下去。 回应“情境与问题”中的问题，展示图片，讲解。 观看、倾听、理解、记忆 让学生了解左手定则在直流电动机中的应用。
演示实验：研究影响安培力大小的因素 将三块相同的铁氧体蹄形磁铁并列放置，用4根导线分别与铜质导体棒相连，将导体棒悬挂在磁铁的两极之间，如图所示。 1. 先用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况。 2. 将全部磁铁向后撤出一定距离，让导体棒悬挂在磁场较弱的开口外侧，再用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与磁感应强度大小的关系。 3. 依然将导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用2.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与电流大小的关系。 4. 保持导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用1.0 A的电流通过导线“2、3”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与导体棒长度的关系。 进行演示实验，组织学生合作学习： 通过观察、比较发现，安培力的大小与哪些因素有关？ 观看实验、记录数据、合作学习、回答： 安培力的大小与磁感应强度、电流、导体棒长度有关。 引导学生通过实验观察，得出科学结论，了解科学方法。
通过大量实验人们归纳出，当把一段长度为l、电流为I的通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场时，通电导线所受到的安培力的大小与磁感应强度B、电流I、导线长度l都成正比。这个规律最初是由安培发现的，所以人们把它称为安培定律。用公式表示为 F = B I l 式中，F、B、I、l的国际单位制单位分别为N、T、A、m。 讲解 观看、倾听、理解、记忆 让学生了解安培定律。
示例 在一个磁感应强度为0.8 T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直，长0.2 m的通电导线ab，如图所示。若导线中通以0.5 A由a到b方向的电流，求导线所受安培力的大小和方向。 分析 本题已知磁场的磁感应强度B、通电导线的长度l、通电导线中电流的大小I，且电流方向与磁场方向垂直，满足安培定律的条件，运用公式即可求出安培力的大小。安培力的方向可以用左手定则进行判断。 解 根据安培定律，安培力的大小为 F = B I l=0.8×0.5×0.2 N=0.08 N 运用左手定则可以判断出安培力的方向为垂直于纸面向外。 展示图片、讲解例题 观看、倾听、理解、记忆 让学生了解应用安培定律解决问题的形式与方法。
【应用与拓展】磁电式仪表的工作原理 在实验和生产中经常使用的电流表、电压表、多用表等都属于磁电式仪表。磁电式仪表是应用通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，它的构造一般如图所示。 组织学生自主学习、巡视、指导、答疑 阅读、质疑 让学生了解安培定律在磁电式仪表中的应用。
自由讨论 本节的主要内容讲完了，同学还有哪些疑问，自由提问，小组讨论，自由抢答。 组织学生自由提问、讨论，或回答问题。 向老师提出自己的疑问、回答同学的问题。 通过思想的碰撞，发展学生质疑创新的核心素养。
归纳总结 本节学习了左手定则、安培定律及其应用，同时了解了综合、控制变量实验等科学方法。 归纳总结本节所学内容。 倾听、记忆 帮助学生巩固所学。
课后 提升 书面作业
实践活动
板书 设计 略。
评价 反馈 本节课堂上学生回答问题得到的分数、批改学生作业后将评语及时反馈给学生。
教学 反思 反思本节课是否让学生通过自主学习进行了预习？授课过程中是否考虑到新旧知识的衔接？是否注意由浅入深地进行引导？教学难点的处理方法是否恰当？是否调动了全体学生的学习积极性？是否采用了合作学习、探究学习的教学策略？是否给学生提供了思维方法指导？学生是否进行了动手实践活动？是否注重了学生正确价值观、爱国主义思想等的培养？思考自己的讲授、启发、提问、组织、指导、回答等方面有哪些需要改进的地方。
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