2015年江苏高中物理优质课评比一等奖通电导线在磁场中受到的力

2015年江苏省高中物理优课评比参赛教师：蒋亚林工作单位：江苏省溧阳中学教学设计理念江苏省溧阳中学蒋亚林本节选自人教版《普通高中课程标准试验教科书物理选修3-1》第三章《磁场》第四节。

第三章是学生初次在高中接触磁场，在初中简单学习的基础上，加以深入学习，对学生的要求比较高。

本章通过分析简单的磁现象，引出磁场对通电导线和运动电荷的作用力，通过对运动过程的分析，解决磁场中的力和运动等问题。

本节是在前三节基础上一个大的深化，主要是讨论通电导线在磁场所受安培力的大小和方向。

本节承接了前三节的基本内容，是对电流元这一概念的巩固和深化，同时为后两节运动电荷在磁场中的运动问题打下思维基础。

安培力的方向和大小是本节课的重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节课的难点。

在初中的学习中，学生对磁现象有基本认识，能够理清磁场的方向问题，但是高二的学生在三维空间的想象和建立上存在障碍，对于复杂的逻辑推理存在困惑。

故在教学设计时，笔者认为安培力的大小可以从本章第二节磁感应强度的定义式直接推导得出，而本节课重点在于探究安培力的方向以及左手定则的应用。

本节课设计了学生分组探究实验，通过探索磁场对电流作用力方向的实验，得出安培力的方向与磁场方向、电流方向有关，从而培养学生总结归纳物理规律的能力，培养学生分析问题、解决问题的能力；进而引导学生利用自制器材搭建安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间立体模型，通过模型使之认识到三者方向存在确定关系，再进一步得出判断安培力方向的左手定则。

实验探究过程利用了控制变量法、演绎法、从特殊到一般的方法等，意在使学生体会物理学习即研究，而这些是研究物理问题的基本方法。

第三章磁场3.4 通电导线在磁场中受到的力江苏省溧阳中学蒋亚林一、教学目标：1、知识与能力：（1）知道安培力的大小计算公式。

（2）会用左手定则熟练地判定安培力的方向。

2、过程与方法：（1）通过学生自己探索磁场对电流作用的实验，培养学生总结归纳物理规律的能力。

（2）通过左手定则的学习，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。

（3）通过学习基本原理，学会将所学的知识应用到实际问题中，培养学生解决实际问题的能力。

3、情感与价值观：（1）通过对左手定则的学习，使得学生了解科学的发现不仅需要勤奋的努力还需要严谨细致的科学态度。

（2）通过演示实验及学生自主探究实验，培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、重点、难点及解决办法1、重点（1）掌握左手定则。

（2）理解磁场对电流的作用大小的决定因素，掌握电流与磁场夹角为θ时，安培力大小为F=BILsinθ。

2、难点：对左手定则的理解及其实际应用。

3、解决方法以学生实验为突破口，引导学生掌握电流在磁场中所受安培力方向的决定因素；反复地借助实验来理解左手定则，建立磁场方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景。

三、课时安排：1课时四、教具学具准备安培力演示器、学生分组电学实验器材、学生分组实验立体建模制作器材等。

五、师生互动活动设计教师引导学生进行探究实验，并引导学生分析、讨论磁场方向、电流方向及安培力方向之间的关系，总结出左手定则，教师可借助三维立体模型帮助学生建立三维坐标空间，理解掌握左手定则。

六、教学步骤引入：播放“电磁炮”视频，同学们，美国最新研制的舰载电磁炮威力巨大，对我国的南海安全构成了重大威胁。

大家请看老师这里也有一套电磁炮发射系统，只是威力小些。

我们用一根金属棒代替发射炮弹的载体，将它架在两根金属导轨上，用导线将此装置和开关连接到电源两端（边展示器材边介绍）。

（试触开关）请看，电磁炮被发射出去了。

老师：请同学们思考一下，金属棒为什么会运动？学生：金属棒可能受到向右的作用力。

教师：很好，我们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力（板书标题）。

以物理学家安培的名字来命名这个力是为了纪念安培在电磁学方面的杰出贡献。

新课：教师：学习即研究，要研究一个力，需要明确哪些方面？学生：大小、方向、作用点。

教师：很好，今天我们就来研究安培力的大小和方向。

教师：展示图片并提问，第一幅图中导线受到的磁场力为多少？共同：B与L垂直，F=ILB教师：第二幅图中导线受到的安培力又为多少？共同：B与L平行，F=0教师（提问）：第一、第二幅图都是我们前面课堂实验研究得到的特殊情况，请看第三幅图，如果是这种情况，导线受到的安培力如何求得呢？（提示B是矢量，遵循平行四边形定则）学生：可将B沿导线、垂直导线进行分解，其中的有效分量为B1＝Bsinθ，B2＝Bcosθ,而B2不产生安培力，导线所受安培力只是B1产生的，因此可得F=ILBsinθ。

教师：PPT展示：1、安培力的大小：F=ILBsinθ特殊一般过渡：在研究安培力大小时，我们利用了两种特殊情况下的实验结论加以理论推导，从而得出了适用于普遍情况下的安培力大小的通式。

这是一种重要的物理方法：由特殊到一般的方法。

这反应了我们物理研究由简单到复杂的思想！教师：按照这一思想方法，我们也可以从什么情况开始研究安培力的方向？学生：让通电导线垂直放在磁场中。

教师：对，我们也从通电导线垂直放在磁场中来研究安培力的方向。

教师：科学研究常常从猜想开始，那么同学猜测一下，安培力的方向可能与哪些因素有关？（提问）学生：电流方向、磁场方向。

教师：很好。

引导学生得出控制变量的实验方法。

请看我们刚刚演示实验的立体图，磁场是向下的、电流是向外的。

为了便于记录，我们常画出他的正视平面图。

教师：磁场方向、电流方向我们都会记录，那我们根据什么来判断安培力的方向？（根据导体棒的运动方向，即时在投影上打出V方向和F方向）。

教师：我们可以交换电源正负极来改变电流方向，也能交换N、S极来改变磁场方向。

那么电流方向与磁场方向的组合一共有几种？学生：四种。

教师：请同学们在实验记录表格中先把四幅正视图画出来。

教师：好，下面请同学们实验，请注意，由于电流较大，为保护电路，开关只能采取试触的办法。

学生分组实验、教师巡视指导教师：投影一位同学的实验观测结果并提问：同学们根据这组观测结果思考一下，安培力方向与电流方向有何关系？与磁场方向又有何关系？学生：①磁场方向不变时，电流反向，安培力反向；②电流方向不变时，磁场反向，安培力反向。

教师：（PPT投影实验结论），和同学猜测的一样，安培力方向的确与电流方向、磁场方向有关。

为了寻找安培力方向的判断方法，下面我们请同学们利用手边的支架器材来把三者方向的立体关系展示出来。

（分四组）学生分组活动、教师巡视指导教师：请同学们观察四个模型，它们方向关系似乎各不相同？不同吗？教师：好，请看老师做一个魔术（教师旋转支架使之归一），不同吗？学生：完全一样。

教师：原来在不同情况下三个方向间有确定的位置关系，同学们真厉害！这下子我们可以确定安培力方向吗？对，每个同学带个支架就可以了嘛！（老师要发财了，我的专利）教师：有同学说这个支架不方便！还有更好的办法吗？这是老师的左手，还缺一个磁场方向，老师把手伸入磁场中，让磁场穿过手心，不就可以了嘛！好了，我们一起发现了确定安培力方向的比较简便的方法了，我们把这个方法叫做左手定则！教师PPT投影展示：2、安培力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。

让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。

与学生一起熟悉定则内容，然后就刚才的四种情况作为训练。

教师：质疑精神是一种重要的科学精神！我们今天实验中是否有值得怀疑的地方？我们刚才把金属棒的运动方向作为受到安培力的方向，这种判断正确吗？学生：还可能竖直面内向前偏上、偏下教师：很好，如果这样的话，安培力就不垂直于磁场了？请同学们看下面演示实验。

锡箔纸向下弯曲，并没有向前或向后，说明安培力是向下的，是垂直于磁场的！前面的判断是正确的，放心了！教师：前面实验讨论的是B与电流垂直的特殊情况，如果B与L不垂直，安培力方向如何判断呢？左手定则还能用吗？同学们思考一下。

学生：可以用B垂直导线的分量判断。

左手定则依然适用。

教师：同学们把前面研究安培力大小的方法很好迁移到这里了，还是看这个演示装置，先用左手定则判断一下安培力的方向，请看教师的演示（锡箔纸向下弯曲），所以左手定则在B和L 不垂直是同样正确。

结论：也就是说B和L可以不垂直，但安培力F总垂直于B、L组成的平面。

PPT投影：课堂小结（板书设计）知识：方法：1、安培力的大小：特殊到一般的方法F=ILB sinθ(θ为B与L的夹角) 科学猜想的方法-------------精选文档-----------------2、安培力的方向：实验探究的方法（控制变量法）①F⊥（B、L)②安培力方向的直观判断：左手定则PPT投影：安培力的应用与学生一起列举安培力在日常生活中的应用，简要分析磁电式电流表；简要分析电磁炮的工作原理，前后呼应。

作业布置：演示平行电流间相互作用力实验，请学生课后用已有知识理论分析。

可编辑。