2024年 第九章 第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用教学实录 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学实录鲁科版选修3-1主备人备课成员教学内容分析1.本节课的主要教学内容：鲁科版选修3-1第九章第1讲，主要讲解磁场的描述及磁场对电流的作用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与学生在物理学科中已学的电学知识紧密相关，如电流、电荷等概念，以及电磁感应的基本原理。通过本节课的学习，学生将能够理解和掌握磁场的基本描述方法，以及磁场对电流的作用规律。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理思维能力和科学探究精神。学生将通过实验和理论分析，发展对磁场和电流相互作用的理解，提升科学推理和模型构建能力。同时，通过实验操作，学生将培养实验探究能力和实践操作技能，增强对物理学科的兴趣和责任感。重点难点及解决办法重点：

1.磁场的描述方法，包括磁场线的概念和性质。

2.磁场对电流的作用规律，特别是安培力的计算。

难点：

1.理解磁场线的概念及其在空间中的分布。

2.应用安培力公式计算磁场对电流的作用力。

解决办法：

1.通过实验演示和模型构建，帮助学生直观理解磁场线的概念和特性。

2.结合具体实例，通过逐步推导安培力公式，引导学生掌握计算方法。

3.采用小组讨论和合作学习，鼓励学生通过互相交流解决理解上的难点。

4.设计变式练习，帮助学生巩固对磁场描述和安培力计算的应用。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-硬件资源：磁铁、电流表、导线、电池、开关、铁芯线圈、实验板等。

-软件资源：鲁科版选修3-1教材、教学课件、相关物理软件（如电磁场模拟软件）。

-课程平台：学校网络教学平台、在线学习资源库。

-信息化资源：多媒体教学课件、教学视频、在线互动讨论区。

-教学手段：实物演示、多媒体教学、小组合作学习、探究式学习。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示磁铁吸引铁钉的现象，提出问题：“为什么磁铁能吸引铁钉？这种吸引力的来源是什么？”

-回顾旧知：简要回顾电流、电荷等基础知识，引导学生思考磁场与电场的关系。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-详细讲解磁场线的概念和性质，包括磁感线的方向、疏密等。

-讲解磁场对电流的作用规律，包括安培力的大小和方向。

-举例说明：

-通过电流通过导线时产生的磁场现象，说明电流与磁场的关系。

-以具体实例，如电动机的工作原理，展示安培力的应用。

-互动探究：

-引导学生分组讨论，探讨磁场线在空间中的分布规律。

-设计实验，让学生观察磁场对电流的作用效果，分析安培力的计算方法。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-让学生动手操作实验，验证安培力的计算公式。

-让学生独立完成练习题，巩固对磁场描述和安培力计算的理解。

-教师指导：

-及时解答学生在实验和练习过程中遇到的问题。

-对学生的练习进行点评，指出错误和不足，引导学生正确理解知识点。

4.总结与拓展（约10分钟）

-总结本节课的主要内容，强调磁场描述和安培力计算的重要性。

-拓展延伸：介绍磁场在实际生活中的应用，如指南针、电磁感应等。

5.课堂小结（约5分钟）

-回顾本节课的重点内容，强调学生对磁场描述和安培力计算的理解。

-布置课后作业，要求学生巩固所学知识，提高应用能力。

整个教学过程约需65分钟，以学生活动为主，教师引导为辅，注重理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣，培养学生的物理思维能力和科学探究精神。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握程度：

-学生能够准确描述磁场线的概念和性质，包括磁感线的方向、疏密等。

-学生能够理解并应用安培力公式计算磁场对电流的作用力。

-学生能够区分磁场和电场，认识到磁场与电流的相互作用。

2.实验操作能力：

-学生能够熟练操作实验器材，如磁铁、电流表、导线等。

-学生能够根据实验步骤进行实验，观察磁场对电流的作用效果。

-学生能够通过实验验证安培力的计算公式，提高实验操作能力。

3.探究与解决问题的能力：

-学生能够通过小组讨论和合作学习，共同探讨磁场线在空间中的分布规律。

-学生能够运用所学知识解决实际问题，如分析电动机的工作原理。

-学生能够通过变式练习，提高对磁场描述和安培力计算的应用能力。

4.科学思维与创新能力：

-学生能够运用科学推理和模型构建能力，理解磁场与电流的相互作用。

-学生能够通过实验观察和数据分析，提出合理的假设和结论。

-学生能够结合所学知识，进行创新性的思考和探索。

5.学习兴趣与责任感：

-学生对物理学科产生浓厚兴趣，认识到物理知识在生活中的应用价值。

-学生能够自觉复习和巩固所学知识，提高自主学习能力。

-学生能够积极参与课堂讨论和实验活动，培养团队合作精神。

6.价值观与情感态度：

-学生认识到科学探究的重要性，培养严谨求实的科学态度。

-学生能够从物理现象中体会到自然界的和谐与规律，增强对科学的敬畏之心。

-学生在解决问题过程中，培养坚韧不拔、勇于挑战的精神。典型例题讲解例题1：一根长直导线通有电流I，求导线周围距离导线r处的磁感应强度B。

解答：根据比奥-萨伐尔定律，长直导线周围某点的磁感应强度B与电流I、导线长度L和距离r有关，计算公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2\pir}\]

其中，\(\mu_0\)为真空磁导率，其值为\(4\pi\times10^{-7}\,\text{T}\cdot\text{m/A}\)。

例题2：一个长直导线弯成半径为R的半圆形，通有电流I，求半圆中心处的磁感应强度B。

解答：利用对称性，半圆中心处的磁感应强度B为半圆弧上各点磁感应强度的矢量和。由于半圆对称，每个小段电流产生的磁感应强度在中心处方向相同，大小相等，因此可以直接计算：

\[B=\frac{\mu_0I}{2R}\]

例题3：一根无限长直导线通有电流I，求距离导线距离r处的磁场强度H。

解答：根据安培环路定律，无限长直导线周围的磁场强度H与电流I和距离r有关，计算公式为：

\[H=\frac{I}{2\pir}\]

例题4：一个长直导线弯成半径为R的圆环，通有电流I，求圆环中心处的磁感应强度B。

解答：利用对称性，圆环中心处的磁感应强度B为圆环上各点磁感应强度的矢量和。由于圆环对称，每个小段电流产生的磁感应强度在中心处方向相同，大小相等，因此可以直接计算：

\[B=\frac{\mu_0I}{2R}\]

例题5：一个矩形线圈，长为L，宽为W，通有电流I，求线圈中心处的磁感应强度B。

解答：由于线圈是矩形，其中心处的磁感应强度B可以通过将线圈分割成无数个小的矩形电流元，然后计算每个电流元在中心处产生的磁感应强度，并将它们相加得到。计算公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2\pir}\]

其中，r为线圈中心到任意一边的距离。内容逻辑关系①磁场的描述：

-磁场线的概念：描述磁场分布的曲线，其切线方向表示磁感应强度的方向。

-磁感应强度：表示磁场强弱的物理量，单位为特斯拉（T）。

-磁场线的疏密：表示磁场强度的大小，疏表示弱，密表示强。

②磁场对电流的作用：

-安培力：电流在磁场中受到的力，大小与电流、磁感应强度和电流方向有关。

-安培力公式：\[F=BIL\sin\theta\]

-\(F\)为安培力

-\(B\)为磁感应强度

-\(I\)为电流强度

-\(L\)为导线长度

-\(\theta\)为电流方向与磁场方向的夹角

③磁场对运动电荷的作用：

-洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力，方向垂直于电荷速度和磁场方向。

-洛伦兹力公式：\[F=qvB\sin\theta\]

-\(F\)为洛伦兹力

-\(q\)为电荷量

-\(v\)为电荷速度

-\(B\)为磁感应强度

-\(\theta\)为电荷速度与磁场方向的夹角教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生对磁场的描述和磁场对电流的作用概念理解程度。

-学生在课堂上参与讨论的积极性，是否能主动提问和回答问题。

-学生实验操作的熟练度和准确性。

2.小组讨论成果展示：

-学生在小组讨论中是否能有效沟通，共同解决问题。

-学生是否能根据实验结果提出合理的假设和结论。

-学生是否能将实验现象与理论知识相结合，进行解释和分析。

3.随堂测试：

-通过随堂测试评估学生对磁场描述和磁场对电流的作用知识的掌握程度。

-测试题目包括选择题、填空题和计算题，涵盖基本概念、公式应用和实验分析。

-根据测试结果，分析学生的错误类型，了解学生对知识的理解难点。

4.学生自评与互评：

-学生自我评估在课堂上的表现，包括对知识