2024年 第九章 第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用教案 鲁科版选修3-1

2024年第九章第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用教案鲁科版选修3-1主备人备课成员教学内容本讲的教学内容源自鲁科版选修3-1第九章，主要包括磁场的描述和磁场对电流的作用两个部分。

首先，学生将学习磁场的描述。这部分内容涉及磁感应强度、磁通量、磁通量密度等概念，要求学生掌握磁场的基本性质和磁场的量化描述方法。

其次，学生将学习磁场对电流的作用。这部分内容包括安培力、洛伦兹力等，要求学生了解磁场对电流的作用规律，并能运用这些规律解决实际问题。

在教学过程中，我将引导学生通过实验观察磁场的性质，运用数学方法分析磁场对电流的作用，培养学生的实验能力和科学思维。同时，我会结合现实生活中的实例，帮助学生理解磁场在科学技术中的应用，提高学生的学习兴趣和社会责任感。核心素养目标本章节的教学旨在培养学生的物理核心素养，主要包括以下三个方面：

1.科学思维：通过学习磁场的描述和磁场对电流的作用，学生能够建立物理模型，运用数学方法分析物理问题，培养逻辑推理和科学论证的能力。

2.实验与探究：通过实验观察磁场的性质，学生能够运用科学方法进行实证研究，培养实验操作能力和科学探究精神。

3.社会应用：通过了解磁场在科学技术中的应用，学生能够将所学知识与现实生活相结合，提高解决实际问题的能力，培养对科学的社会责任感。学情分析本讲的教学内容涉及磁场的描述和磁场对电流的作用，对于选修3-1的学生来说，这部分内容具有一定的难度。为了更好地进行教学，我对学生的学情进行了分析。

首先，学生在知识层面上，已经学习了电磁学的基本概念，如电场、电流等，对磁场有一定的了解。但是，对于磁场的描述和磁场对电流的作用，部分学生可能存在模糊不清的问题。因此，我在教学中会重点讲解这部分内容，并通过实例让学生加深对磁场性质的理解。

其次，在能力层面上，大部分学生具备一定的数学分析能力，能够运用数学方法解决物理问题。然而，在运用数学方法分析磁场对电流的作用时，部分学生可能存在一定的困难。针对这一情况，我会引导学生通过实际操作、图形演示等方式，帮助他们更好地理解和应用相关公式。

再者，在素质方面，大部分学生对物理学科感兴趣，学习态度较为端正。但是，部分学生在学习过程中容易产生恐惧心理，认为物理难以掌握。针对这一问题，我会注重培养学生的自信心，鼓励他们积极参与课堂讨论和实验操作，从而提高他们的学习兴趣。

此外，学生在行为习惯方面表现各异。部分学生课堂纪律较好，能够认真听讲、主动提问；而部分学生在课堂注意力不集中，容易走神。针对这一情况，我会采取多种教学手段，如提问、小组讨论等，以激发学生的学习兴趣，提高课堂参与度。

最后，在课程学习方面，学生对于理论知识的掌握较好，但在将理论知识应用于实际问题解决时，部分学生存在一定的困难。因此，在教学过程中，我会注重将理论知识与实际应用相结合，通过实例分析、实验操作等方式，提高学生解决实际问题的能力。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源1.软硬件资源：多媒体投影仪、计算机、实验桌、实验仪器（磁铁、电流表、导线等）。

2.课程平台：学校提供的网络教学平台，用于上传教学课件、习题和补充资料。

3.信息化资源：教学课件、视频动画、实验数据处理软件等。

4.教学手段：讲解、演示、实验、小组讨论、问题解答等。

5.辅助材料：教材、参考书、实验指导书、练习题等。

6.在线资源：科学新闻、研究论文、教育博客等，用于扩展学生视野。

7.互动平台：课堂互动提问系统，用于学生实时反馈和提问。教学流程1.导入新课（5分钟）

-通过一个简单的磁铁吸引铁屑的实验，引导学生观察磁场的存在和作用。

-提问：“你们听说过磁场吗？磁场有哪些特点和作用？”

-引入本节课的主题：“今天我们将深入学习磁场的描述和磁场对电流的作用。”

2.新课讲授（15分钟）

-第一条：讲解磁场的描述

-介绍磁感应强度、磁通量、磁通量密度等概念。

-举例说明如何通过实验测量磁感应强度。

-第二条：讲解磁场对电流的作用

-介绍安培力和洛伦兹力的概念。

-以实验和动画为例，展示磁场对电流的作用规律。

-第三条：应用实例分析

-分析电动机和发电机的工作原理，说明磁场在实际应用中的重要性。

3.实践活动（10分钟）

-实验一：测量磁感应强度

-学生分组进行实验，使用电流表和导线测量磁感应强度。

-实验二：制作简易电动机

-学生动手制作简易电动机，观察磁场对电流的作用。

-实验三：磁场对运动电荷的作用

-学生使用实验仪器，观察磁场对运动电荷的作用。

4.学生小组讨论（10分钟）

-讨论一：磁场如何影响电流的方向？

-学生通过实验结果和理论知识，讨论磁场对电流方向的影响。

-讨论二：如何解释电动机和发电机的工作原理？

-学生结合实验和理论知识，解释电动机和发电机的工作原理。

-讨论三：磁场在现代科技中的应用有哪些？

-学生举例说明磁场在现代科技中的应用，如磁悬浮列车、磁性存储等。

5.总结回顾（5分钟）

-回顾本节课的学习内容，重点强调磁场的描述和磁场对电流的作用。

-提问：“你们学到了什么？还有哪些问题？”

-提醒学生课后进行复习和作业。

总用时：45分钟知识点梳理1.磁场的描述

-磁感应强度：表示磁场强度的物理量，单位为特斯拉（T）。

-磁通量：磁场穿过某一面积的总量，单位为韦伯（Wb）。

-磁通量密度：表示单位面积上磁通量的多少，单位为特斯拉（T）。

2.磁场对电流的作用

-安培力：电流在磁场中受到的力，方向垂直于电流和磁场的平面。

-洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力，方向垂直于电荷的运动方向和磁场平面。

3.电动机和发电机的工作原理

-电动机：利用电流在磁场中受力原理，将电能转化为机械能。

-发电机：利用电磁感应原理，将机械能转化为电能。

4.磁场在现代科技中的应用

-磁悬浮列车：利用磁力悬浮技术，减小摩擦力，提高运行速度。

-磁性存储：利用磁性材料记录和存储信息，如硬盘、磁带等。

5.磁场与电流的相互作用

-右手定则：用于判断电流在磁场中受力的方向。

-法拉第电磁感应定律：描述磁场变化时产生的电流。

6.磁场的计算和实验方法

-利用电流表、磁场计等仪器测量磁感应强度。

-通过实验观察磁场对电流的作用，如电动机和发电机实验。

7.磁场的性质和特点

-磁场具有方向性、大小和分布特性。

-磁场线用于表示磁场的分布，磁感线是闭合的。

8.磁场的数学表达和公式

-磁感应强度的定义式：B=μ₀μᵣI/2πr

-洛伦兹力的计算公式：F=q(v×B)

9.磁场的物理意义和应用实例

-磁场对生物体的影响：如地球磁场对鸟类迁徙的指引。

-医学应用：磁共振成像（MRI）技术，利用磁场和无线电波获取人体内部结构信息。

10.磁场与电流的相互作用原理

-安培力的计算公式：F=BILsinθ

-法拉第电磁感应定律：E=-dΦ/dt课堂小结，当堂检测1.课堂小结

-磁场是客观存在的物质，可以用磁感应强度、磁通量、磁通量密度等物理量来描述。

-磁场对电流的作用表现为安培力和洛伦兹力，这些力可以通过右手定则来判断方向。

-电动机和发电机是磁场对电流作用的应用实例，分别将电能和机械能进行转换。

-磁场在现代科技中有广泛的应用，如磁悬浮列车、磁性存储等，这些应用基于磁场的性质和特点。

-磁场与电流的相互作用可以通过安培力和法拉第电磁感应定律来定量描述。

-磁场的计算和实验方法是研究磁场的基础，通过这些方法可以深入了解磁场的特性和行为。

-磁场的物理意义和应用实例展示了磁场在自然界和人类社会中的重要作用。

2.当堂检测

-填空题：

1.磁感应强度的单位是_______。

2.洛伦兹力的方向垂直于_______。

3.电动机将_______转化为机械能。

4.磁悬浮列车利用了磁场的_______特性。

-选择题：

1.安培力的方向可以用右手定则判断，当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的方向是_______。

2.下列哪一项不是磁场在现代科技中的应用？_______

-计算题：

1.一个电流为2安培的导线，放置于磁场中，磁感应强度为0.5特斯拉，求导线受到的安培力。

2.一根长直导线通电时，周围产生的磁场如何分布？请用文字描述。

-论述题：

1.结合实例说明磁场对电流的作用规律。

2.讨论磁场在生活中的应用，并分析其工作原理。教学反思与总结今天上的这节课，我主要是引导学生学习磁场的描述和磁场对电流的作用。在教学过程中，我尝试采用了多种教学方法和策略，希望能够帮助学生更好地理解和掌握这些知识点。

首先，我在导入新课时，通过一个简单的磁铁吸引铁屑的实验，引导学生观察磁场的存在和作用，激发他们的学习兴趣。在讲授新课内容时，我详细解释了磁感应强度、磁通量、磁通量密度等概念，并通过实例让学生加深对磁场性质的理解。在实践活动环节，我设计了几个实验，让学生亲自动手操作，观察磁场对电流的作用规律。在小组讨论环节，我引导学生围绕磁场对电流的作用展开讨论，鼓励他们提出自己的观点和看法。

然而，我也发现了一些存在的问题和不足。比如，在讲解磁感应强度时，我发现部分学生对于磁场的直观理解还有一定的困难，他们对于磁感线的概念和磁场分布的理解还不够清晰。此外，在实验环节，部分学生对于实验操作和数据处理还有一定的生疏，需要我在今后的教学中加强这方面的训练。

针对这些问题和不足，我计划在今后的教学中进行一些改进。比如，我可以借助多媒体动画和模型，让学生更直观地理解磁场的性质和分布。我还可以增加一些课后习题和实践活动，让学生在课后继续巩固和深化对磁场性质的理解。此外，我还会加强对学生的实验操作和数据处理能力的培养，提高他们的实验技能。典型例题讲解例题一：

题目：一个长度为L的直导线，通有电流I，求导线周围的磁场分布。

解答：

根据安培定律，直导线周围的磁场分布可以用毕奥-萨伐尔定律来计算。对于长度为L的直导线，其磁场在距离导线r处的磁感应强度B可以表示为：

B=μ₀μᵣI/(2πr)

其中，μ₀是真空中的磁导率，μᵣ是导线材料的相对磁导率，I是导线中的电流。

将电流方向向上，我们可以得到磁场分布的示意图。磁场在导线周围形成一个环状分布，其强度随着距离的增加而减小。

例题二：

题目：一个长直导线通电时，周围产生的磁场如何分布？请用文字描述。

解答：

一个长直导线通电时，周围产生的磁场分布可以用毕奥-萨伐尔定律来计算。磁场在导线周围形成一个环状分布，其强度随着距离的增加而减小。磁场线从导线的一端出发，沿径向向外延伸，形成闭合的磁场线分布。

例题三：

题目：一个电流为2安培的导线，放置于磁场中，磁感应强度为0.5特斯拉，求导线受到的安培力。

解答：

根据安培力公式，导线受到的安培力F可以表示为：

F=BIL

其中，B是磁感应强度，I是电流，L是导线长度。将给定的值代入公式，得到：

F=0.5特斯拉×2安培×L

由于题目中没有给出导线的长度，所以无法直接计算出安培力的具体数值。但是，我们可以通过这个公式来计算不同长度导线受到的安培力。

例题四：

题目：一个长度为L的直导线，通有电流I，求导线周围的磁场强度分布。

解答：

根据毕奥-萨伐尔定律，直导线周围的磁场强度分布可以用以下公式计算：

B=μ₀μᵣI/(2πr)

其中，μ₀是真空中的磁导率，μᵣ是导线材料的相对磁导率