2019-2020年滬科版物理高二上10-A《電流的磁場》教案1.doc

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2019-2020年滬科版物理高二上10-A《電流的磁場》教案1 標 題 第十章 A 電流的磁場 關鍵詞 磁場 電流的磁場 磁感應線 右手螺旋定則 描 述 本教學設計包括： 一、教學任務分析 二、教學目標 三、教學重點與難點 四、教學方法 五、教學資源 六、教學設計思路 七、教學流程 八、教案示例 學 科 高中物理 二年級 第一冊 第十章 A節(jié) 語 種 漢語 媒體格式 .doc 學習者 學生 資源類型 文本類素材 課程類型 高中基礎型課程 作 者 嚴明 單 位 黃浦區(qū)教師進修學院 地 址 上海市漢口路50號 Email shyanming@vip.sina.com 第十章 A 電流的磁場 上海市黃浦區(qū)教師進修學院 嚴明 一、 教學任務分析 本設計關于磁場的知識是高中階段學習磁學的開始，磁場以及電流的磁場的知識是整個經(jīng)典電磁學的基礎和核心內(nèi)容之一，同時也為以后學習磁場對電流的作用、磁感應強度、電磁感應等知識奠定基礎。 本設計關于電流磁場的學習，應以初中對磁場概念的認識和電流的有關知識為基礎。對于電流周圍存在磁場的現(xiàn)象，初中階段已初步涉及，本設計的重點是學習用磁感應線來描述磁體和電流周圍磁場的分布，以及應用右手螺旋定則來判斷電流磁場的方向。 本設計充分運用實驗、多媒體課件和教具模型來突破難點。 本設計強調學生的參與和親身體驗，在學習過程中運用觀察、分析和空間想象等科學方法，從演示所呈示的現(xiàn)象中得出有關現(xiàn)象的本質和規(guī)律，感受建立科學模型方法在物理學研究中的重要作用。 二、教學目標 1．知識與技能 （1）知道基本的磁現(xiàn)象。 （2）理解磁場不僅有強弱，而且有方向，學會用磁感應線來形象表示磁場的強弱分布和方向。 （3）知道電流的磁場；學會應用右手螺旋定則判斷電流磁場的方向。 （4）知道幾種常見的電流磁場的磁感應線分布情況。 2．過程與方法 （1）在學習用磁感應線描述磁場的過程中，感受建立模型的方法在物理研究中的重要意義。 （2）通過展示磁感應線分布的圖像、模型，感受分析、模擬、空間想象等科學方法。 3．情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過我國古代對磁現(xiàn)象的研究應用和對世界科技的貢獻的介紹，激發(fā)愛國熱情和民族自豪感。 （2）通過對磁感應線的觀察，感悟磁感應線圖像的對稱美、形式美。 （3）通過磁場對大腦影響（STS）的介紹，增強關愛生命的意識。 三、教學重點與難點 教學重點：電流的磁場和磁感應線。 教學難點：用磁感應線描述電流的磁場，以及判斷電流磁場的方向。 四、教學資源 1、器材：銅管，強磁體，條形磁鐵，蹄形磁鐵，磁感應線空間演示器，直導線，線圈，螺線管，實物投影儀，電腦等。 2、課件：自制課件。 五、教學設計思路 本設計包括磁場和電流的磁場、用磁感應線表示磁場的強弱和方向、應用右手螺旋定則判電流斷磁場的方向等三部分內(nèi)容。 本設計的基本思路是：從演示實驗的情景入手，在確認磁體和電流周圍存在磁場的基礎上，以磁體為研究對象，通過演示實驗和有關磁感應線分布教具的應用，建立磁感應線的概念和分布情況，再通過對幾種常見電流磁場的觀察，引導學生學會應用右手螺旋定則判斷電流磁場的方向。 本設計要突破的重點是：電流的磁場和形象地描述磁場的方法——磁感應線。方法是：通過演示實驗和相關教具的應用，讓學生通過觀察和分析，確認磁體和通電導線的周圍存在磁場，讓學生感受建模的方法，學會用磁感應線來形象地表示磁場的強弱和方向。 本設計要突破的難點是：用磁感應線描述電流的磁場，以及判斷電流磁場的方向。方法是：通過學生實驗，讓學生觀察到電流周圍鐵屑的排列和使用多媒體課件進行右手螺旋定則的教學，讓學生了解不同電流周圍的磁場的分布，并學會應用右手螺旋定則判斷磁場方向。 本設計強調演示實驗和學生實驗探究；多媒體、自制教具等多種教學策略的應用，強調通過學生主動參與，培養(yǎng)學生觀察能力、分析能力和空間想象能力來感受演示實驗，感受建立科學模型方法在物理學研究中的重要作用。形成初步把抽象物理問題變?yōu)樾蜗蟮姆椒ㄕ摗? 完成本設計的內(nèi)容為1課時。 六、教學流程： 1、教學流程圖 活動II 學生探究 直線電流 活動III 學生探究 環(huán)型電流 電流的 磁場 右手螺旋定則 活動IV STS、磁力對大腦影響 磁感應線 情景 實驗演示 設問1 磁場的 存在 磁場的 性質 活動I 學生探究 磁體磁場 2．流程圖說明 情景 實驗演示 演示一：將一不帶磁性的小球放入銅管后，觀察到小球很快掉出。再放入一強磁體小球，同學都認為也會很快掉出，但是等了較長時間才掉出。 演示二：兩磁石撞擊發(fā)出眼鏡蛇的響聲。 活動Ⅰ 磁體周圍磁感應線分布 讓學生先畫條形磁體和蹄形磁體磁感應線的分布，然后利用鐵屑和小磁針來輔助矯正。 活動Ⅱ 學生探究實驗1——直線電流周圍磁感應線分布 利用鐵屑和小磁針研究直線電流周圍磁感應線的分布情況，以及磁感應線的方向，并用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 活動Ⅲ 學生探究實驗2——環(huán)型電流周圍磁感應線分布 利用鐵屑和小磁針研究環(huán)形電流和通電螺線管周圍磁感應線的分布情況，以及磁感應線的方向的確定，并用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 活動Ⅳ STS、磁場對大腦影響 通過STS知識的介紹，鞏固所學知識。 3、教學的主要環(huán)節(jié) 本設計采用“情景——問題——活動——歸納——應用”的模式組織教學，整個教學過程可分為三個主要的教學環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，通過情景和演示實驗，確認磁體和通電導線周圍存在磁場，進一步建立磁感應線的概念。 第二環(huán)節(jié)，通過學生探究實驗，畫出常見幾種電流磁場的磁感應線分布情況和磁感應線方向，指導學生學會應用右手螺旋定則判斷磁場分布和方向。 第三環(huán)節(jié)，通過STS知識的介紹，鞏固所學知識，同時進行關愛生命的教育。 七、教案示例 情景 實驗演示 演示實驗一： 將一不帶磁性的小球放入銅管后，觀察到小球很快掉出。再放入一強磁體小球，同學都認為也會很快掉出，但是等了較長時間才掉出。思考，為什么會這樣？ 演示實驗二： 兩磁石撞擊發(fā)出眼鏡蛇的響聲。同學們好奇為什么會這樣。 教師指出這兩種現(xiàn)象都與磁體性質有關。 一、磁場 簡單介紹關于“場”的背景知識。 問題：磁體和磁體間不需要接觸就可發(fā)生作用，那它是怎么發(fā)生的呢？ 根據(jù)討論得出磁體周圍有一種特殊的物質，它能對其中的磁體等產(chǎn)生力的作用，這特殊物質就是“場“。 設問：“場”是看不見摸不著的，為什么說它是物質呢？ 小組討論。 介紹流行的哲學觀點：“物質是標志客觀實在，這種客觀實在它不依賴于我們的感覺而存在”。“場”是看不見摸不著的客觀存在，但是，我們可以通過磁體間相互作用的“力”來間接感知“磁場”這種特殊物質的存在。 根據(jù)上述方法很容易發(fā)現(xiàn)磁體周圍存在著磁場。但電流周圍是否存在磁場呢？ 回顧電流周圍存在磁場的發(fā)現(xiàn)（初中內(nèi)容）：丹麥物理學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)電流周圍也存在著磁場。 演示實驗（課件）：當直導線中通有電流時，置于導線周圍的小磁針會發(fā)生轉動，說明電流周圍也有磁場。 磁極與磁極之間、電流與磁極之間、電流與電流之間通過演示看出都會發(fā)生相互作用，這種作用都是通過磁場這種特殊物質發(fā)生作用的。 二、磁場的性質 設問：根據(jù)初中所學的知識和從多種渠道獲得的信息，你認為磁場有什么特性？ 小組討論。 演示或幻燈圖片展示：在磁鐵周圍的不同位置放置一些小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時，指向各不相同如圖所示，這表明磁場中不同位置力的作用方向不同，因此磁場具有方向性。 問題：小磁針有N、S兩個磁極，那么如何規(guī)定磁場的方向呢？ 規(guī)定：在磁場中的任意一點小磁針北極受力的方向亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點處磁場的方向。 根據(jù)磁場方向的規(guī)定，小磁針靜止時N極所指的方向就是N極受力的方向，也就是小磁針所在處磁場的方向；S極所指的方向就是S極受力的方向，與小磁針所在處磁場的方向相反。 三、磁感應線 1、磁感應線概念 為了形象描述磁場大小、方向及空間分布，法拉第在研究磁場時，最早引入了磁感應線這一概念。 問題: 在實驗中常用鐵屑在磁場中被磁化的性質,來顯示磁感應線的空間分布，但磁感應線是否真實存在？ 規(guī)定：磁感應線是一組有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同（即為小磁針的北極指向）。 利用磁感應線可以比較直觀地描述磁場的方向性。 注意：與磁感應線的指向與磁場方向是不同的概念。 2、幾種常見磁場的磁感應線分布 展示幻燈圖片：條形、蹄形磁鐵的磁感應線分布；直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感應線分布。 活動Ⅰ 磁體周圍磁感應線分布 小組議論：根據(jù)對上述磁感應線分布的觀察，上述磁感應線的分布有什么不同（形狀、疏密程度）？有沒有共同處（封閉曲線）？ 學生活動：請學生先畫條形磁體和蹄形磁體磁感應線的分布，然后利用鐵屑和小磁針來輔助矯正有困難的學生。 不同的磁場，磁感應線的空間分布是不一樣的，常見的磁場的磁感應線空間分布情況如下： A：條形磁鐵磁場的磁感應線分布 B：蹄形磁鐵磁場的磁感應線分布 說明: 右圖是磁鐵外部磁感應線分布情況。 設問：那么電流周圍的磁場磁感應線分布有什么特點？有沒有什么規(guī)律呢？ 活動Ⅱ 學生探究實驗1——直線電流周圍磁感應線分布 分組實驗：利用鐵屑和小磁針研究直線電流周圍磁感應線的分布情況，以及磁感應線的方向，并能用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 問題：回憶初中學過的有關知識，能否應用簡單、直觀的方法判斷磁感應線的方向？ 介紹右手定則：用右手握住導線，讓伸直的大姆指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲四指的方向就是磁感應線的環(huán)繞方向。 問題：如何判斷電流磁場周圍磁感應線的分布？ 通電直導線磁場感線的立體圖，側視圖和正視圖：（如下圖） 活動Ⅲ 學生探究實驗2——環(huán)型電流周圍磁感應線分布 利用鐵屑和小磁針研究環(huán)形電流和通電螺線管周圍磁感應線的分布情況，以及磁感應線的方向，并能用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 l 環(huán)形電流磁場感受線的分布。 介紹右手定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大姆指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上磁感應線的方向。環(huán)形導線磁場磁感應線的正視圖,側視圖，如下圖所示： l 實驗探究: 通電螺線管磁場感受線的分布。 右手定則:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致。伸直大姆指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感應線的方向。也就是說,大姆指指向通電螺線管的北極.(如右圖) 設問：比較磁感應線與電場線的異同。 活動Ⅳ STS、磁力對大腦影響 （通過STS知識的介紹，鞏固所學知識） 介紹磁力對大腦的影響： 美國佐治亞州亞特蘭大E－mory大學的神經(jīng)學專家查爾斯做了一個實驗．查爾斯讓他的同事拉赫大聲地數(shù)數(shù)，而他將一個手機大小的磁線圈對準拉赫的前額。“一、二、三”，拉赫數(shù)著。但當查爾斯把線圈開關打開后，拉赫很快說不出話了，而是含混地重復著類似四的聲音。查爾斯把開關關上后，拉赫又“四、五、六”地數(shù)下去了。 太奇怪了！拉赫說：“單詞就在嘴邊卻說不出來，”和做夢時手腳不聽使喚的感覺一樣。 在這個實驗中，查爾斯通過磁場刺激，影響了拉赫的一部分大腦。他使用的方法叫穿顱磁力刺激法，簡稱TMS。TMS的工作原理非常簡單：8字形線圈內(nèi)短暫電流在千分之一秒內(nèi)產(chǎn)生強磁場，它在小范圍內(nèi)又產(chǎn)生一個電場，作用于大腦表皮下幾厘米的地方，從而使大腦的神經(jīng)細胞反應異常。 科學家們一直致力于電磁場對大腦活動影響的研究。TMS可用來刺激運動神經(jīng)，從而測試受損的大腦和脊椎，并用來治療抑郁癥．通過研究還發(fā)現(xiàn)大腦某個特定部位的活動，決定了某一特定的感覺和行為，這是解開大腦如何動作和思維之謎的第一步。手機振鈴聲剛結束時，天線附近電磁場最強，鑒于磁力對大腦的影響，科學家建議不要在振鈴聲結束后立即聽話，應停頓幾秒再接聽，影響要小得多。 小組議論：如何避免進入在強電磁環(huán)境？如何安全使用手機，盡可能減小電磁場對人體的傷害？ 4、布置作業(yè)：略