2024-2025学年高中物理 第3章 2 磁场对通电导线的作用-安培力教学实录 教科版选修3-1

2024-2025学年高中物理第3章2磁场对通电导线的作用——安培力教学实录教科版选修3-1课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：磁场对通电导线的作用——安培力

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年10月15日上午第二节课

4.教学时数：1课时二、核心素养目标分析培养学生运用物理知识解释和解决实际问题的能力，提高学生的科学思维和探究能力。通过本节课的学习，学生能够理解安培力的概念，掌握安培力计算公式，并能够运用这些知识分析通电导线在磁场中的受力情况，从而提升学生的科学探究和科学实践能力。同时，强化学生对电磁相互作用的理解，培养学生的物理学科素养。三、学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：

学生在进入本节课之前，已经学习了电路的基本概念，包括电流、电压和电阻等。此外，他们应该对磁场的基本性质有所了解，包括磁感应强度、磁场方向等。这些基础知识是理解安培力概念的前提。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中一年级学生对物理学科普遍持有较高的兴趣，尤其是对电磁学部分。他们具备一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，能够通过实验和理论相结合的方式学习新知识。学生的学习风格各异，有的学生更倾向于通过实验观察来理解物理现象，而有的学生则更倾向于通过数学推导来掌握物理规律。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习安培力时，学生可能会遇到以下困难和挑战：首先，理解安培力公式中的物理意义可能较为抽象，学生需要通过实例和直观演示来加深理解。其次，学生在应用公式解决实际问题时，可能会遇到公式选择和应用不当的问题，需要教师引导他们正确运用所学知识。此外，学生可能对磁场与电流方向关系的记忆和理解存在困难，需要教师通过多种教学方法帮助学生巩固这一知识点。四、教学方法与策略1.采用讲授与实验相结合的教学方法，通过讲解安培力的基本原理和公式，辅以实验演示，帮助学生直观理解。

2.设计互动式教学活动，如小组讨论电流与磁场方向关系的实验结果，鼓励学生提出假设并验证。

3.利用多媒体教学资源，展示安培力在不同条件下的计算过程，增强学生对公式的理解和应用能力。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示生活中常见的电动机或扬声器等设备，提问学生这些设备是如何工作的，引发学生对电流和磁场相互作用的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾电流和磁场的基本概念，以及右手定则的应用。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-详细讲解安培力的概念，包括其定义、产生条件和计算公式。

-通过动画或实物模型展示安培力的方向和大小如何随电流和磁场方向的变化而变化。

-举例说明：

-举例说明安培力在电动机中的实际应用，如线圈在磁场中受力转动。

-通过具体例子展示如何计算安培力的大小，包括不同电流、导线长度和磁场强度的情况。

-互动探究：

-组织学生进行小组讨论，探讨安培力在不同情境下的应用，如电流表、安培计等。

-进行简单的安培力实验，让学生观察并记录安培力的变化。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-分发练习题，让学生独立完成，题目包括计算安培力大小、判断安培力方向等。

-设计一些实际问题的应用题，如计算电路中导线受到的安培力，让学生结合所学知识进行解答。

-教师指导：

-巡视课堂，观察学生的解题过程，及时解答学生提出的问题。

-针对学生的错误，进行个别指导，帮助学生纠正思路。

4.拓展延伸（约10分钟）

-提出一些与安培力相关的拓展问题，如讨论安培力在超导体中的应用，激发学生的探索兴趣。

-引导学生思考安培力与其他物理量的关系，如洛伦兹力。

5.总结与反思（约5分钟）

-学生总结：让学生回顾本节课所学内容，总结安培力的关键点。

-教师总结：强调安培力的重要性，以及在物理学习和生活中的应用。

-反思与评价：鼓励学生反思自己的学习过程，提出改进建议。六、拓展与延伸六、拓展与延伸

1.拓展阅读材料

-《电磁学基础》第一章：电磁感应，介绍法拉第电磁感应定律，探讨电流与磁场变化的关系，为后续学习电磁感应提供理论基础。

-《现代物理实验技术》第四章：电磁学实验，介绍常见的电磁学实验方法和仪器，如电流表、电压表、磁通计等，增强学生对电磁学实验操作的理解。

-《大学物理》第二章：电磁学中的数学方法，介绍电磁学中的矢量分析和积分方法，帮助学生掌握电磁场问题的数学处理技巧。

2.课后自主学习和探究

-学生可以自主阅读《电磁学基础》中的电磁感应章节，了解电磁感应现象的原理和应用，思考如何将安培力与电磁感应联系起来。

-鼓励学生利用《现代物理实验技术》中的实验方法，设计简单的实验来验证安培力的计算公式，如使用电流表和磁场传感器测量安培力。

-引导学生探究安培力在实际工程中的应用，如研究电动机的原理和设计，分析不同电流和磁场条件下电动机的性能。

-学生可以尝试解决一些复杂的物理问题，如计算复杂形状导线在均匀磁场中受到的安培力，或者设计一个实验来测量非均匀磁场中安培力的变化。

-通过《大学物理》中的数学方法章节，学生可以学习如何使用矢量分析和积分方法来解决更复杂的电磁场问题，如计算空间中任意点的磁场强度。七、重点题型整理1.题型一：计算安培力的大小

-题目：一根长为0.5m的直导线，通以5A的电流，放置在磁感应强度为0.2T的均匀磁场中，导线与磁场方向成30°角。求导线所受的安培力。

-解答：根据安培力公式\(F=BIL\sin\theta\)，代入数值计算得到\(F=0.2\times5\times0.5\times\sin30°=0.25\)N。

2.题型二：判断安培力的方向

-题目：一根通有电流的直导线放置在磁场中，已知电流方向和磁场方向，判断安培力的方向。

-解答：使用右手定则，将右手握住导线，使拇指指向电流方向，四指指向磁场方向，则掌心所指的方向即为安培力的方向。

3.题型三：分析安培力对导线运动的影响

-题目：一根通有电流的直导线放置在垂直于电流方向的磁场中，分析安培力对导线的运动影响。

-解答：安培力会对导线产生一个垂直于导线和磁场方向的力，这个力会使得导线受到一个向心力，从而改变导线的运动状态，可能导致导线加速、减速或改变运动方向。

4.题型四：计算通电螺线管在磁场中的受力

-题目：一个通电螺线管，长度为0.2m，线圈匝数为100匝，通以2A的电流，放置在磁感应强度为0.5T的均匀磁场中。求螺线管所受的安培力。

-解答：螺线管内的磁场强度与螺线管的长度和匝数有关，可以使用公式\(B=\mu_0\frac{N}{L}I\)来计算。然后，根据安培力公式\(F=BIL\)，代入数值计算得到\(F=0.5\times2\times0.2=0.2\)N。

5.题型五：分析安培力在电动机中的应用

-题目：解释电动机中安培力的作用，并说明其如何导致电动机转动。

-解答：在电动机中，线圈通电后，根据安培力定律，线圈中的每一匝都会受到磁场的作用力。这些力在空间中相互作用，产生一个合力，使得线圈转动。线圈转动时，其转动速度与电流大小和磁场强度有关，从而实现电能向机械能的转换。八、课堂1.课堂评价

课堂评价是教学过程中不可或缺的一环，它有助于教师了解学生的学习情况，及时调整教学策略，确保教学目标的有效达成。

-提问：通过课堂提问，教师可以检验学生对安培力概念的理解程度，以及他们运用公式解决问题的能力。例如，可以提出如下问题：

-你能描述一下安培力的定义吗？

-如何使用右手定则来判断安培力的方向？

-能否举例说明安培力在生活中的应用？

-观察：教师在课堂上的观察可以帮助判断学生是否积极参与课堂活动，是否能够正确操作实验器材，以及是否能够与同学进行有效沟通。例如，观察学生是否能够独立完成安培力实验，是否能够准确记录实验数据。

-测试：定期进行课堂测试，可以评估学生对安培力知识的掌握情况。测试可以包括选择题、填空题和计算题，以覆盖不同层次的知识点。例如，可以设计如下测试题：

-选择题：下列哪个选项描述了安培力的方向？（A）垂直于电流和磁场方向；（B）平行于电流方向；（C）平行于磁场方向。

-填空题：若电流\(I=3A\)，磁场强度\(B=0.5T\)，导线长度\(L=1m\)，导线与磁场方向成45°角，则安培力\(F=\)______N。

-计算题：一根长为0.6m的直导线通以4A的电流，放置在磁感应强度为0.4T的均匀磁场中，导线与磁场方向成60°角。求导线所受的安培力。

通过这些评价方式，教师可以及时发现学生在理解安培力概念、运用公式和解决实际问题时存在的问题，并针对性地进行指导和帮助。

2.及时反馈与调整

教师应确保课堂评价的及时性和有效性，对学生的表现给予及时的反馈。以下是几个反馈和调整的策略：

-及时批改作业：对学生的作业进行认真批改，并在作业上给出具体的反馈和建议，帮助学生了解自己的学习进度和需要改进的地方。

-课堂即时反馈：在课堂上，教师可以通过口头表扬、小组讨论等方式，对学生的积极参与和正确答案给予即时反馈。

-调整教学策略：根据课堂评价的结果，教师可以调整教学节奏和难度，确保所有学生都能够跟上教学进度，对于学习有困难的学生提供额外的辅导。

通过这些措施，教师能够有效地促进学生的学习，提高教学效果。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学与理论教学相结合：在讲解安培力的概念和计算方法时，通过实验演示来增强学生的直观理解，让学生在动手操作中感受物理现象，提高学习兴趣。

2.案例教学法的应用：选取与安培力相关的实际案例，如电动机、发电机等，让学生分析这些设备的工作原理，从而加深对安培力在实际应用中的理解。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对安培力公式的理解不够深入：部分学生在应用公式时，对公式中各个物理量的含义和公式的适用条件理解不够，导致计算错误。

2.学生实验操作不规范：在安培力实验中，部分学生操作不规范，如未正确连接电路、未调整好实验器材等，影响了实验结果的准确性。

3.课堂互动不足：虽然设计了小组讨论和实验活动，但部分学生在课堂上的参与度不高，课堂互动不够活跃。

反思改进措施（三）

1.加强对安培力公式的讲解和练习：在课堂上，教师可以详细讲解公式中各个物理量的物理意义，并通过例题讲解公式的应用。课后，布置一些针对性强的练习题，帮助学生巩固公式。

2.规范实验操作，提高实验效果：在实验教学中，教师应强调实验操作的规范性，示范正确的操作步骤，并要求学生在实验过程中严格遵守。同时，对实验数据进行详细分析，确保实验结果的准确性。

3.激发学生课堂参与度，提高互动效果：通过设置一些与安培力相关的趣味问题，鼓励学生积极参与课堂讨论。此外，可以采用小组合作的方式，让学生在合作中学习，提高课堂互动效果。板书设计①安培力的概念

-安培力：通电导线在磁场中受到的力

-产生条件：电流、磁场、导线三者相互作用

②安培力的大小

-公式：\(F