物理教科书活动教案
物理学始于伽利略和牛顿时代,现已成为一门分支众多的基础科学。那么你知道高中物理教案都有哪些吗?下面是小编为大家带来的物理教科书活动教案7篇,希望大家能够喜欢!
物理教科书活动教案(精选篇1)
核心素养
通过推导电功的计算公式和焦耳定律,培养学生的分析、推理能力;?体会物理科学探究的过程和方法,培养合作意识和创新能力。
一、教学目标
1.能通过实例,认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关,知道焦耳定律。
3.会用焦耳定律进行计算,会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
二、教学重难点
重点:通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系,并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点:对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
三、教学过程
教学
环节 教师活动 学生活动 设计意图 课前 登陆优教平台,发送预习任务 完成本节课的预习任务,反馈预习情况 了解本节课内容,发现薄弱点,针对性听课 复习
提问
(2分钟) 1.电功的大小与哪些因素有关?如何计算?
2.能说出一些用电器工作时能量的转化情况?
学生按要求回忆,回答。 为本节课作知识上的铺垫。
创设情景
引入新课
(3分钟) 电流在电路中做功,可以将电能转化为其它形式的能,如电动机、电灯发光、电视机工作。
当这些用电器工作一段时间后,我们触摸它们的有关部位,会有什么感觉?这是什么原因? 学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。
电流通过导体时电能转化成内能。 创造课堂情景,激发学生的兴趣和求知欲。
联系实际,引入新课。 新课教学(28分钟) 电流的热效应
投影:电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁……
这些用电器工作时有什么共同特点?
导线和电炉丝串联,为什么电炉丝热得发红而导线并不很热?说明什么?
一、提出问题
电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
二、猜想与假设
提示:电热是电流通过电阻时产生的热量,电路中有电压不一定有电流,所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。(排除电压这个物理量)
电流通过导体产生热量的多少与____________有关。
你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗?
三、设计实验
要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系,如何设计实验?如何比较产生热量的多少?
四、进行实验
(优教提示:请打开素材“演示视频:焦耳定律(二)”)
展示实验装置1
观察本实验装置,思考:
1.本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系?
2.两电阻为什么要串联?
3.如何比较电流通过电阻放出热量?
4.设计实验数据记录表格
电路接通,进行实验,观察U形管中液柱的上升情况,把实验结果填入表格中。
分析实验数据,可以得到什么结论?
展示装置2
1.本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系?
2.右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝?
3.如何比较电流通过电阻放出热量?
4.设计实验数据记录表格
电路接通,进行实验,观察U形管中液柱的上升情况,把实验结果填入表格中。
分析实验数据,可以得到什么结论?
对于某一个电阻,在电流一定时,通电时间越长,电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来,某一根电阻丝通电时间越长,液柱上升越高,说明放出热量越多。
五、分析论证,得出结论
对以上两个实验进行总结,电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。 学生总结:
这些用电器工作时都是把电能转化成内能。
(得出电流的热效应的概念)
电热的大小可能与导体的电阻有关。
学生结合生活实际进行猜想:
电流、电压、电阻、通电时间……
学生举例证明猜想的合理性。
学生讨论:
实验时要控制电路中的电流相等,改变电阻,比较在相同时间内放出热量的多少。
可以通过加热相同物体,比较物体吸热升温的多少
学生观察实验装置讨论得出:
1.本装置研究电热与电阻的关系。
2.电阻串联,可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。
3.通过左右两管液面的高度差来比较,液柱上升的越高,放出热量越多。
电流I/A
R1
R2
电阻/Ω
产生热量(多/少)
4.实验数据表格
学生根据实验数据,得出结论:在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过电阻产生的热量越多。
学生观察实验装置讨论得出:
1.本装置研究电热与电流的关系。
2.使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等(左边电流大于右边电流)。
3.通过左右两管液面的高度差来比较,液柱上升的越高,放出热量越多。
物理教科书活动教案(精选篇2)
教学目的:通过演示和讲解使学一掌握焦耳定律。讲解电功和电热的关系,知道在有非纯电阻元件的电路中,电功大于电热的道理。
教学重点:区别并掌握电功和电热的计算。
教学过程
复习引入:复习提问电功概念。
使学生回答出电功即电流在一段电路上做的功W=UIt。接着向学生指出电流通过导体时,导体总是要发热的,这是电流的热效应。电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关呢?——我们这节课就来学习这个问题。
新课讲授:
(一)焦耳定律:
英国物理学家焦耳(1818~1889)经过长期的实验研究后指出:
电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方,导体的电阻和通电时间成正比——焦耳定律。
Q=I2Rt………………………………………(1)式
说明:a.(1)式表明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。
b.(1)式中各量的单位.
(二)电功和电热的关系:
设问: 电流通过电路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流通过电路时也要生热.那么,电流做的功跟它产生的热之间,又有什么关系呢?
1.纯电阻电路.
如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.
电功即电流所做的功: W=UIt.
电热即电流通过电阻所产生的热量: Q=I2Rt
由部分电路欧姆定律: U=IR
W=UIt=I2Rt=Q
表明: 在纯电阻电路中,电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的内能(热能).
电功表达式: W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t
电功率的表达式: P=UI=I2R=U2/R
2.非纯电阻电路.
如图所示,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能?
电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能.
电流通过电动机M时
电功即电流所做的功(电动消耗的电能): W=UIt
电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量: Q=I2Rt
W(=UIt)=机械能+Q(=I2Rt)
表明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,
电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了. UIt>I2Rt
物理教科书活动教案(精选篇3)
一﹑【课标要求】
在上一章学习电势能的基础上,知道电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置;知道电源的电动势和内阻。
二﹑ 【教材分析】
本节概念抽象,电动势是本章重点概念,也是本章的难点。教科书提出了“非静电力”,让学生从功和能角度理解非静电力,知道非静电力在电路中的作用,并能从非静电力做功的角度理解电动势的概念。本节是为后面学习闭和电路欧姆定律做铺垫。
三﹑ 【学生分析】
学生在初中已经分析过电路,但没有深入研究过电源的作用。在前一章的学习基础上,学生对电场有一定的了解,对电场内功与能的转化关系有一定的掌握。对于本节的教学中学生对电动势的概念及其本质理解起来可能有一定的难度。
四﹑ 【教学目标】
(一).知识与技能:
1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置.
2.知道什么是非静电力以及电源中非静电力的作用。
3.理解电动势的本质,能区分电动势和电压。
4.从能量转化角度理解电动势的物理意义。
(二).过程与方法:
1.通过实例类比使学生了解电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。
2.初步培养从能量守恒和能量转化观点分析、解决物理问题的方法。
(三).情感、态度和价值观:
1.体验由具体到抽象的探究思维模式,培养学生严谨的科学态度,体会正确地获取知识的方法.
2.了解生活中电池,感受现代科技的不断进步.
五﹑【教学重点﹑难点】
电源内部非静电力做功以及电动势概念的理解
六﹑【教学用具】
干电池 铅蓄电池 锂电池 学生电压表 不同阻值的电阻 导线若干。
七﹑【教学设计思想】
八﹑【教学流程】
教学内容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 一.创设情景,引入新课
二.新课教学
1.电源
提出问题:
比较思考
2.电动势
3.区分电动势和电压
4.电源的内阻 投影展示几种电池,学生思考讨论。
这些标志表示一个什么共同的物理量?
进一步设问:真的是电压吗?
这节课我们共同来探究这个问题
首先请大家回顾上节课学习的内容:⑴电源是一种什么样的装置?⑵在恒定电场中,自由电子定向移动的速率是否变化?
说明:
金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子,负电荷向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反的方向移动.为了方便,我们按正电荷移动的说法。
动画展示正电荷在电源内部移动,请同学们思考,正电荷在电源内部为什么能匀速率定向移动?为了很好理解这个问题,先复习一下前面学习的内容:
⑴如图所示,用拉力F匀速向上拉起一重物,重力势能如何变化?
⑵拉力F起到什么作用?
阐述:
物体在上升过程中,重力对物体做负功,重力势能增加。拉力F克服重力做功。
顺着刚才的思路,请同学们观察动画并思考:正电荷在电源内部只在静电力作用下能从负极匀速率移动到正极吗?请详细说明原因
阐述:
正电荷从负极不断地移回到正极,此过程受到电场力,但电场力是阻力。因此,还需要某种动力,这种力不是静电场给的,所以我们把他称做非静电力
(如图)
学生讨论:分析正电荷在电源内部从负极移到正极过程中所伴随的功能关系。
阐述:
为了形象的说明电源作用,现用类比方法进行描述:电源好比电动机(演示),当水由A池流入B池时,由于重力做功,水的重力势能减少,转化为其他式的能。而又由于A、B之间存在高度差,故欲使水能流回到A池,应克服重力做功,即需要提供一个外力来实现该过程。抽水机就是提供该外力的装置,使水克服重力做功,将其他形式的能转化为水的重力势能。
两者相比,重力相当于电场力,重力做功相当于电场力做功,重力势能相当于电势能,那么抽水机作用相当于电源。
根据以上所学内容请同学们从能量转化角度总结:什么是电源?
展现不同的电源,问:在这些电源中非静电力是什么?他们分别将什么形式能转化为电能。①干电池②铅蓄电池③手摇发电机
进一步设疑:这些电源在移动相同电荷时,将其他形式能转化为电势能一样多吗?为了方便研究,先看下面一个例子。
一个人两次投掷同一只铅球,一次投的远一些,一次投的近一些。问:①人对铅球两次做的功一样多吗?②铅球离开手时所获得的动能是由什么能转化来的?
进一步设例;一个大人和一个小孩尽全力投掷相同的铅球,谁使铅球获得初动能多?谁的铅球投的远?谁投铅球的本领强?
进一步设疑:投铅球本领与铅球质量有无关系?
进一步设问:在物理学上,该如何描述电源将其他形式能转化为电能这种本领呢?(承上启下,过渡到下一问题)
阐述:物理学上用非静电力做功与电荷量的比值来反映静电力做功的本领。这个比值定义为电动势。用E表示。
问:①电动势的物理意义?
②电动势与移送电荷量有无关系?(类比铅球的例子)
阐述:电动势是电源的一种特性,其大小与W﹑q以及电源的体积无关。在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
电动势的定义式和我们前面学习的哪个物理量定义式有点相似,请同学们回顾并写出它的表达式是什么?
进一步设问:在电路中电动势就是电压吗?
引导:①从定义角度区分
②从能的角度区分
小结:电动势和电压不是一回事,电源电动势由电源特性决定,故电源电动势是一定值。
学生分组实验:①将同一电池接入你自己设计的不同电路 ,测量电池两端电压。②用电压表直接接到电池两端,测量电池两端电压。
物理教科书活动教案(精选篇4)
一、教材分析 本节概念比较抽象,电动势是本章重点概念,也是本章的难点。教科书提出
了“非静电力”,让学生从功和能角度理解非静电力,知道非静电力在电路中
的作用,并能从非静电力做功的角度理解电动势的概念。本节是为后面学习
电路分析做铺垫
二、学情分析 学生在初中对电路分析已有初步的了解,但没有深入研究过电源的作用。在前一章的学习基础上,学生对电场有一定的了解,对电场内功与能的转化关系有一定的掌握。对于本节的教学中学生对电动势的概念及其本质理解起来可能有一定的难度
三、 教学方法 教授法、练习法
四、教学目标
1.知识与技能:
(1)知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
(2)知道什么是非静电力以及电源中非静电力的作用。
(3)理解电动势的本质,能区分电动势和电压。
(4)从能量转化角度理解电动势的物理意义。 2.过程与方法:
(1)通过实例类比使学生了解电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。
(2)初步培养从能量和做功的关系分析、解决物理问题的方法。 3.情感、态度与价值观:
(1)体验由具体到抽象的探究思维模式,培养学生严谨的科学态度,体会正确地获取知识的方法。
(2)了解生活中电池,感受现代科技的不断进步。 五、教学重难点 对电源内部非静电力做功以及电动势概念的理解 六、教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 创设情景
引入新课 投影展示几种电池,学生思考讨论。
这些标志表示一个什么共同的物理量?
提问:这些标志都表示的是电压吗?
这节课我们共同来探究这个问题。 学生观察思考
电压 激发学生的求知欲 知识回顾
新课教学
1、电源
电动势
电动势和电势差的区别
4.电源(池)的几个重要参数
课堂练习
课堂小结
课后作业 首先请大家回顾上节课学习的内容:电源在电路中的作用是什么?
进一步提问:在电源内部的是什么力把电子从A搬运到B呢?
这个问题有点复杂,让我们通过下面几个问题的分析,逐步寻找答案。
1、在金 属导体中电流是怎么形成的?
2.在外电路中,电流的方向是怎样的?电场力做正功还是负功?
3、电源内部的正电荷受到电场力方向?
电场力做正功还是负功?
(动画展示正电荷在电源内部移动,让学生边观察边思考以上三个问题 ,并启发引导。)
通过问题的分析后引出“非静电力”的存在。
结合电路工作原理图,引导学生从功能关系理解非静电力在电源中的作用。
从而总结得出从能量的角度电源是通过非静电力做功,把其他形式能转化为电能的装置。
阐述:
为了形象的说明电源作用,用类比方法进行描述:电源好比水泵(演示),
水泵:A、B之间存在高度差,故欲使水能流回到A池,应克服重力做功,即需要提供一个外力来实现该过程。水泵就是提供该外力的装置,使水克服重力做功,将其他形式的能转化为水的重力势能。
电源:电源两端存在一定的 ,为了把正电荷由负极经电源内部移送到正极,应克服
做功,同样也需要提供一个外力来实现该过程。电源就是提供该外力的装置,使正电荷克服 做功,将其他形式的能转化为 。
展示干电池、手摇发电机图片,提问这些电源中的非静电力所起的作用相同吗?
进一步设疑:不同电源在移动相同电荷时,将其他形式能转化为电势能一样多吗?
不同的抽水机 ;抽水的能 力不同;使水的重力势能增加量不同。
类比:不同的电源;非静电力做功的本领
使电荷的电势能增加量
进一步设问:在物理学上,该如何描述电源将其他形式能转化为电能这种本领呢?
阐述:物理学上用非静电力做功W与被移送的电荷q的比值来反映静电力做功的本领。这个比值定义为电动势,用E表示。
定义式:E=W/q
单位:伏(V)
物理意义:表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。电动势越大,电路中每通过1C电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
提问: 电动势与移送电荷量有无关系?电动势是1.5V的物理意义是什么?
阐述:电动势是电源的一种特性,其大小与W﹑q以及电源的体积无关。在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
提问:电动势的定义式和我们前面学习的哪个物理量定义式有点相似,请同学们回顾并写出它的表达式是什么?
进一步设问:在电路中电动势就是电压吗?
物理教科书活动教案(精选篇5)
一、教材分析
《磁感应强度》是人教版选修3-2第三章第2节;电磁学是高中物理的主干知识;而磁场和电场一样都是电磁学的核心内容;磁感应强度是对磁场强弱的定量描述,是学习“磁场对通电导线的作用,磁场对带电粒子的作用”一个重要的基础。
二、学情分析
本节课内容对学生来说比较抽象,学生通过日常生活经验对磁场强弱已具有一定的感性认识,且在研究电场时,已经学习确定了一个叫做电场强度的物理量,用来描述电场的强弱。与此对比类似引出表示磁场强度和方向的物理量。磁场对磁体和通电导体的作用力要比电场对电荷的作用力复杂些,部分学生还是不能理解到位。尤其是电流元和磁感应强度的概念,部分学生只是处于知道这个概念,而对为什么引入电流元和如何定义磁感应强度的过程缺乏认识
三、教学目标
(一)知识与技能
1 .理解和掌握磁感应 强度的方向和大小、单位。
2.能用磁感应强度的定义式进行有关计算。
(二)过程与方法
通过观察、类比(与电场强度的定义的类比)使学生理解和掌握磁感应强度的概念,为学生形成物理概念奠定了坚实的基础。
(三)情感态度与价值观
通过课堂展示生活实例,增强学生学习的兴趣和好奇心,培养学生探究物理现象的兴趣,提高综合学习能力。
四、重难点分析
磁感应强度概念的建立是重点同时也是难点。通过与电场强度类比,同时以实验演示为基础进行定性的分析推理,说明磁场对电流元的作用力与电流大小及导线长度的关系,引导学生得出磁感应强度的定义,从而突破难点。
五、教学流程
六、教学过程
(一)导入新课
复习上节课内容,用磁铁的不同位置吸一个铁钉,有的地方吸住,有的地方吸不住;然后用一个小方形磁铁靠近后将铁钉“抢”过来,出示条形磁铁附近小磁针的N极方向不同。
总结:通过比较,大家一起总结,不同磁铁的磁性强弱不同,表现为对放入磁场中的磁性物质的作用力不同。并且强调磁场其实不仅有大小同时也有方向。
提问:应该用哪个物理量来描述磁场的强弱和方向?
(二)探究1:磁场强弱和方向的研究方法
提问:如何研究磁场的强弱和方向?请同学们回忆,之前在学习电场的时候,是用哪个物理量来描述电场的强弱和方向的?
学生完成学案中【探究二】
引导 那么我们用相似的方法来寻找描述磁场强弱和方向的物理量,同学们试着猜一下?
回答:磁场强度
提示:不可以,因为历史上磁场强度已经用来表示另外一个物理量,所以这里我们叫它磁感应强度。
(三)探究2:磁感应强度方向
提问:在电场中我们用试探电荷在电场中某位置的受力方向来判断该位置电场方向。那么什么物质在磁场中受力?该如何确定某点磁场方向呢?
多媒体演示
总结:在物理学中,把小磁针静止时北极受力的方向或北极所指的方向规定为该点磁感应强度的方向,简称磁场方向。
(四)探究3:磁感应强度大小
提问:怎样定义磁感应强度的大小呢?我们是否依旧采用小磁针?
回答:不行,类比电场E=F/q,因为小磁针N极不能单独存在,至少到目前还没有单N极,单S极,所有不可能测定N极受力的大小。那怎么办呢?让学生继续思考,转换思维
那么只能从电流在磁场中受力的角度试着去探究
选择模型:很短的一段通电导线
在物理学中,我们把很短的一段通电导线中电流大小I和导线长度L的乘积称为电流元
思考:为什么选择很短的?这里采用设问方式(没有必要加大难度)
回答:因为要检测磁场中某点的磁感应强度的大小,如果采用很长的通电导线,没办法确定具体是哪一点,但在具体的实验操作中,由于电流元不可能单独存在,只能在电路中存在,所以我们选一段相对较短导线,尽量采用匀强磁场。
研究对象选好了,现在们类比电场E=F/q,该如何讨论磁感应强度的大小呢?
学生分组讨论:
思考:通电导线在磁场中的受力与那些因素有关?
学生回答:磁场强弱、电流大小、导线长短、导线与磁场的方向夹角。
学生分组讨论:设计实验验证通电导线受力与这些物理量之间的关系
大胆猜想,发散思维
启发学生:当一个物理量与多个物理量都有关系时,采用控制变量法,逐一分析。
【传统实验定性演示】由学生上台演示,观察现象,得出结论,教师总结
让学生从中体会实验的乐趣,从物理现象中总结物理规律。
情景一:保持导线有效长度不变,改变电流的大小。调节滑动变阻器,观察现象
总结:当磁场和导线长度L不变的情况下,电流I越大,偏角越大,F越大。
物理教科书活动教案(精选篇6)
一、教学目标
1.掌握磁感应强度的定义和磁通量的定义.
2.掌握利用磁感应强度的定义式进行计算.
3.掌握在匀强磁场中通过面积S的磁通量的计算.
4. 搞清楚磁感应强度与磁场力,磁感应强度与磁通量的区别和联系.
二、教学重点、难点
1.该节课的重点是磁感应强度和磁通量的概念.
2.磁感应强度的定义是有条件的,它必须是当通电直导线L与磁场方向垂直的情况下,B= .
3.磁通量概念的建立也是一个难点,讲解时,要引入磁感线来帮助学生理解和掌握.
三、教具
1.通电导体在磁场中受力演示.
2.电流天平.(选用)
3.挂图(磁感线、磁通量用).
四、教学过程
(一)引入新课
提问:什么是磁现象的电本质?
应答:运动电荷(电流)在自己周围空间产生磁场,磁场对运动电荷或电流有力的作用,磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间发生相互作用都可以看成是运动电荷之间通过磁场而发生相互作用.这就是磁现象的电本质.
为了表征磁场的强弱和方向,我们引入一个新的物理量:磁感应强度.我们都知道电场强度是描述电场力的特性的,那么磁感应强度就是描述磁场力特性的物理量,因此我们可以用类比的方法得出磁感应强度的定义来.
提问:电场强度是如何定义的?
应答:电场中某点的电场强度等于检验电荷在该点所受电场力与检
电荷在该点的受力方向.
(二)教学过程设计
1.磁感应强度
通过实验,得出结论,当通电直导线在匀强磁场中与磁场方向垂直时,受到磁场对它的力的作用.对于同一磁场,当电流加倍时,通电导线受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与通过它的电流强度成正比.而当通电导线长度加倍时,它受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与导线长也成正比.对于磁场中某处来说,通电导线在该处受的磁场力F与通电电流强度I与导线长度L乘积的比值是一个恒量,它与电流强度和导线长度的大小均无关.在磁场中不同位置,这个比值可能各不相同,因此,这个比值反映了磁场的强弱.
提问:类比电场强度的定义,谁能根据以上实验事实用一句话来定义磁感应强度,用B来表示,并写出它的定义式.
回答:磁场中某处的磁感应强度等于通电直导线在该处所受磁场力F与通电电流和导线长度乘积IL的比.定义式为
物理教科书活动教案(精选篇7)
一、教学分析
磁感应强度是电磁学的基本概念之一,是本章的重点。同时,磁场对磁极和电流的作用力(本质上是磁场对运动电荷的作用力)远比电场对电荷的作用力复杂,如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量是本章教学的一个难点。用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向,用电流元受磁场力与电流元之比定义磁感应强度,符合学生的认知水平。
二、学情分析
高二的学生对重力场和电场已经很熟悉,可以通过演示实验与电场强度的定义类比来突破难点,形成磁感应强度的概念。这样让学生用已知的知识为经验去探究未知的领域也符合学生的认知规律。
三、教学目标
知识与能力:知道磁感应强度的定义,知道其方向、大小、定义式和单位。
过程与方法1.通过实验、类比分析,寻找描述磁感应强度的方法。
2.进一步体会通过比值法定义物理量的方法。
情感、态度、价值观:培养学生探究物理现象的兴趣,提高学习能力。
四、重难点突破
磁感应强度概念的建立是本节的重点(也是本章的重点),同时也是本节的难点。通过与电场强度定义的类比,以实验为基础通过理论推导说明磁场对电流元的力跟电流和导线长度的关系,并进一步引入磁感应强度的定义,从而突破难点。
五、教学方法与手段
首先通过观看学生举例和视频列举,让学生对生活中磁场存在的广泛性及不同磁场强弱不同有一个感性认识,然后通过分组实验让学生观察磁场对电流的作用力与磁场强弱、电流大小、导线长度和导线与磁场的夹角都有关系,再利用DIS演示实验得出当导线跟磁场垂直时,磁场对电流的作用力跟电流成正比,跟导线长度成正比。在此基础上引入磁感应强度的定义。
教学中在教师的启发和引导下,学生通过实验探究、理论探究,在他们相互合作、共同探讨的过程中,观察现象,得出结论,给出定义,完成这节课的学习。
六、教具准备
电磁铁、蹄形磁铁、导体棒、电源、导线、DIS演示实验材料等;多媒体课件、实物投影仪。
知识准备 (学案)
复习磁场的概念、电场强度的定义方法等。
七、教学过程设计
(一)导入新课
[事件1] 课前播放图片或视频——说明研究磁现象与人类生活紧密相关
师生活动:播放两个视频:磁悬浮列车简单原理,巨大的电磁铁起重机吊起重物
PPT展示磁悬浮列车和巨大的电磁铁起重机吊起重物的图片,利用磁场的一些有趣图片等,激发学生的兴趣、求知欲。
2、磁极间的相互作用需要接触吗?——磁场;问:磁场有强弱、有方向吗?
3、【分组实验】 学生自己动手操作并观察实验现象:如图,通电电磁铁吸引别针,改变电磁铁中电流的大小,可以看到,吸引别针的多少不同,引导学生在观察现象的基础上思考:这一现象说明什么问题?
结论:实验现象说明两种情况中磁场强弱不同。
问题:怎样表示磁场强弱?
引入新课——第二节:磁感应强度
提问1:用哪个物理量来描述电场的强弱和方向?试探法,
类比:用电场强度来描述电场的强弱和方向。(课件展示)
我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。
推进新课
[事件2]
教学任务:磁感应强度的方向。
师生活动:
【演示】
实物投影仪演示小磁针在磁铁周围的不同位置指向不同,说明小磁针受力方向不同,磁场方向不同。
电场和磁场都是客观存在的。电场有强弱和方向,磁场也有强弱和方向。
思考,电场强度的方向是如何规定的?对研究磁感应强度的方向有何启发?
规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。场强的方向是从电荷受力的角度规定的。小磁针放入磁场中会受到磁场力的作用,因此,磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。
在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,即小磁针静止时北极所指的方向,就是该点的磁场方向,即磁感应强度的方向。
拓展:把各个小磁针的指向连成线,也能描述磁场的方向,后来物理学家把它称为磁感线,其切线方向也为磁场方向。
磁感应强弱:问题1:在电场中,我们通过电场对电荷的作用力来了解电场的性质,磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?
不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极,小磁针静止时,两个磁极所受合力为零,因此无法从小磁针受力的角度确定磁场的强弱,即无法定义磁感应强度的大小。
问题2:那如何研究磁感应强度的大小呢?
磁场对磁极有力的作用,磁场对通电电流也有力的作用。
无法从小磁针受力的情况研究磁感应强度的大小,转换一下思维,是否可从电流在磁场中受力的角度去研究?
实验前让学生明白:在物理学中,把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元。但要使导线中有电流,就要把它连接到电源上,所以孤立的电流元是不存在的。
[事件3]
教学任务:实验探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。
师生活动:
问题3:磁场对电流的作用力大小跟哪些因素有关呢?
学生提出猜想:磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向有关
磁场对电流的作用力跟电流的大小有关
磁场对电流的作用力跟导线的长度有关
磁场对电流的作用力跟磁场强度有关
等等。
通过分组实验学生亲自动手检验。
可以在磁场的强弱和方向都相同的匀强磁场中,研究较长的一段通电导线的受力情况,从而推知一小段电流元的受力情况。
实验装置如图所示:三块相同的蹄形磁铁并列放置,可以认为磁极间的磁场是均匀的,将一根直导线悬挂在磁铁的两极间,有电流通过时导线将摆动一个角度,通过这个角度我们可以比较磁场力的大小,分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度,电流由外部电路控制。
在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素
【分组实验】 启发学生学会应用控制变量法。
(1)保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小。
结论:通电导线长度一定时,电流越大,导线所受磁场力就越大。
(2)保持电流不变,改变导线通电部分的长度。
结论:电流一定时,通电导线越长,磁场力越大。
(3)部分学生实验器材有电磁铁,可通过改变电流改变磁场强弱,探究磁场对电流的作用力跟磁场强弱的关系。
通电导线长度一定,电流不变时,磁场越强,磁场对电流的作用力越大。
上面的结论都是学生在上述实验装置,也就是导线跟磁场垂直时,实验操作得出的结论。
师生可共同演示导线跟磁场平行时,导线受力情况。
【演示】
磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向间的关系。
结论:导线跟磁场垂直时,磁场对电流的作用力最大,导线跟磁场平行时,磁场对电流没有作用力。
[事件4]
教学任务:用DIS演示实验理论探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。
师生活动:
通电导线在磁场中受力大小与电流定量关系的研究
用DIS演示实验研究通电导线与磁场方向垂直时受力大小与电流大小的定量关系。如图所示的装置保持通电导线框的位置不变,用力传感器测量所需拉力F(等于电流所受磁场作用力大小)的大小,拉力与电流所受磁场力为平衡力。用电流传感器测量线框中的电流。
(1)保持L不变,改变I四次,测定相应的四个力F,利用图象得到F∝I。
(2)保持I不变,用三个相同的蹄形磁铁逐次并放,以改变受力部分导线的长度,测定相应的三个力F,得到F∝L。
同一块磁铁
F/N 0.04 0.08 0.12 I/A 0.21 0.41 0.64
保持I不变
L 2L 3L F/N 0.08 0.16 0.24 I/A 0.36 实验注意事项:
(1)矩形线圈保持竖直;
(2)两个相同的蹄形磁铁并放时要有一定的间隔;
(3)每次测量时矩形线圈相对磁铁的位置保持不变。
精确的实验表明,通电导线在磁场中受到的磁场力的大小,既与导线的长度L成正比,与导线中的电流I也成正比,即与I和L的乘积成正比,用公式表示为F∝IL,引入比例系数B,写成等式为:F=BIL。