2024-2025学年高中物理 第3章 2 磁场对通电导线的作用-安培力教学设计 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——安培力教学设计教科版选修3-1课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图同学们，咱们今天要一起探索一个神奇的现象——磁场对通电导线的作用，也就是安培力。想象一下，电流通过导线时，如果导线处于磁场中，它会受到力的作用，就像小船有了桨，就能在水中前行一样。咱们这节课的目标，就是通过实验和理论分析，让你们深刻理解安培力的概念，感受物理世界的奥妙之处。😊🌟让我们一起走进这神秘的物理世界吧！🚀🌈二、核心素养目标1.科学探究能力：通过实验和数据分析，提升提出问题、设计实验、收集证据、解释和评估的能力。

2.科学思维：理解安培力产生的原理，学会运用类比和建模的方法来解释物理现象。

3.科学态度与责任：培养严谨求实的科学态度，认识到物理学在技术发展中的重要作用，增强对科学知识的尊重和责任感。

4.科学、技术、社会与环境意识：认识到磁场和电流在生活中的应用，以及它们对社会发展的影响。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们在此之前已经学习了电流和磁场的基本概念，了解了电流的磁效应，对洛伦兹力有一定的认识。这些知识为今天学习安培力奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中学生对物理学科普遍保持较高的兴趣，他们喜欢通过实验来观察和验证物理现象。在能力方面，同学们具备一定的逻辑思维和抽象思维能力，能够理解复杂的物理概念。学习风格上，多数学生偏好通过实验和直观演示来学习新知识。

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：一是理解安培力方向与电流方向、磁场方向之间的关系，二是掌握左手定则的应用，三是将安培力与洛伦兹力进行区分。此外，对于部分学生来说，将抽象的物理概念与实际生活中的现象联系起来也是一个挑战。四、教学方法与手段1.讲授法：结合多媒体课件，讲解安培力的基本概念、公式和左手定则，帮助学生建立清晰的理论框架。

2.实验法：设计安培力实验，让学生亲手操作，观察电流在磁场中的受力情况，增强感性认识。

3.讨论法：分组讨论安培力的应用实例，激发学生思考，培养解决问题的能力。

2.教学手段：

1.利用多媒体展示安培力计算和实验过程，增强直观性。

2.通过教学软件模拟安培力实验，提高学生动手能力。

3.制作互动课件，让学生在游戏中学习安培力知识，提高课堂趣味性。五、教学过程一、导入新课

同学们，上节课我们学习了电流的磁效应，了解到电流周围存在磁场。今天，我们将继续深入探讨磁场与电流之间的相互作用，也就是磁场对通电导线的作用，也就是安培力。那么，你们有没有想过，当电流通过导线时，它会受到怎样的力的作用呢？让我们一起揭开这个谜团吧！

二、新课讲授

（一）安培力的概念

同学们，我们先来回顾一下洛伦兹力的知识。洛伦兹力是指带电粒子在磁场中运动时受到的力。那么，当电流通过导线时，导线中的电荷就会在磁场中运动，从而受到洛伦兹力的作用。这就是安培力的来源。

（二）安培力的方向

（三）安培力的大小

安培力的大小与电流的大小、导线长度和磁场强度有关。具体来说，安培力的大小可以用以下公式表示：F=BIL，其中F是安培力，B是磁场强度，I是电流，L是导线长度。

（四）安培力的应用

安培力在我们的生活中有着广泛的应用。例如，电动机就是利用安培力将电能转化为机械能的装置。此外，安培力还在变压器、发电机等领域发挥着重要作用。

三、课堂实验

同学们，接下来，我们将进行一个简单的实验，来验证安培力的存在和方向。请同学们拿出实验器材，包括一根通电导线、一个条形磁铁和一个开关。首先，将导线与开关连接，闭合开关，使电流通过导线。然后，将导线放置在磁铁附近，观察导线是否会受到力的作用。

实验过程中，同学们可能会发现，当电流通过导线时，导线确实会受到力的作用，而且根据左手定则，我们可以确定安培力的方向。这个实验充分证明了安培力的存在。

四、课堂讨论

同学们，现在我们来讨论一下安培力的应用。请同学们举例说明安培力在生活中的具体应用，并谈谈自己对安培力的认识。

在讨论过程中，同学们提到了许多安培力的应用实例，如电动机、发电机、变压器等。同时，也有同学表示，通过本节课的学习，他们更加深入地理解了安培力的概念，认识到物理学在技术发展中的重要作用。

五、课堂小结

同学们，今天我们学习了安培力的概念、方向、大小和应用。通过实验和讨论，我们对安培力有了更加直观和深刻的认识。希望大家在今后的学习中，能够继续探索物理学的奥秘，将所学知识运用到实际生活中。

六、课后作业

1.请同学们阅读课本相关内容，总结安培力的基本特点。

2.查找资料，了解安培力在生活中的应用，并撰写一篇短文。

3.设计一个简单的安培力实验，验证安培力的存在和方向。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-磁场与电流的相互作用的物理现象：除了安培力，还可以探讨磁场对运动电荷的作用，即洛伦兹力，以及电磁感应现象，这些内容与安培力有直接的关联。

-电磁学的历史与发展：介绍电磁学的发展历程，包括法拉第的电磁感应定律、麦克斯韦方程组等，帮助学生了解电磁学的理论基础。

-电动机的工作原理：深入探讨电动机的构造和原理，包括转子、定子、线圈和磁极等部分，以及它们如何通过安培力产生运动。

2.拓展建议：

-阅读资料：《电磁学导论》或《物理学史上的里程碑》等书籍，了解电磁学的发展背景和科学家的贡献。

-观看视频：利用网络资源，观看有关电磁学实验的视频，如电动机、发电机的原理演示，增强直观理解。

-实践操作：组织学生进行电磁学实验，如制作简易电动机，通过实际操作加深对安培力的理解。

-研究项目：鼓励学生选择与安培力相关的课题进行深入研究，如探究不同电流和磁场条件下安培力的大小和方向。

-应用分析：让学生分析现代生活中电磁设备的应用，如手机、电脑中的电磁元件，以及它们是如何利用安培力工作的。

-思考讨论：引导学生思考安培力在现代科技发展中的作用，例如在新能源技术、自动化控制等领域的重要性。

-小组合作：分组讨论安培力的实际应用案例，如风力发电、磁悬浮列车等，通过合作学习提高分析问题和解决问题的能力。

-创新设计：鼓励学生设计基于安培力的创新项目，如设计一种新型的电磁悬浮装置，激发学生的创造力和实践能力。七、教学评价与反馈1.课堂表现：

在本节课中，同学们的课堂表现整体良好。大家积极参与讨论，对于安培力的概念和计算公式有较好的理解。在实验环节，同学们能够按照要求操作，观察并记录实验数据，显示出较强的实验操作能力。在课堂提问环节，同学们能够提出一些有深度的问题，显示出对知识的渴望和探索精神。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，同学们就安培力的应用进行了深入的探讨。每个小组都准备了详细的讨论成果，包括安培力在电动机、发电机等设备中的应用实例，以及这些设备的工作原理。同学们的展示内容丰富，逻辑清晰，展现了良好的团队协作能力和表达能力。

3.随堂测试：

为了检验同学们对安培力的掌握程度，我进行了随堂测试。测试内容包括选择题、填空题和计算题，涵盖了安培力的概念、公式、计算方法和应用等方面。测试结果显示，大部分同学能够正确理解和应用安培力的相关知识，但也有一部分同学在计算题中出现了错误，需要进一步巩固计算技巧。

4.学生自评与互评：

在课程结束后，我鼓励同学们进行自评和互评。同学们通过反思自己的学习过程，认识到自己在理解安培力方向、应用左手定则等方面的不足。同时，通过互评，同学们也发现了其他同学的优势和不足，为今后的学习提供了参考。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现，教师评价与反馈如下：

-对于课堂表现积极、参与度高的同学，给予表扬，鼓励他们继续保持。

-对于在实验环节表现突出的同学，提出更高的期望，希望他们在今后的实验中能够更加细致和严谨。

-对于在随堂测试中表现较好的同学，给予肯定，并鼓励他们继续深入学习，探索更复杂的物理问题。

-对于在计算题中出错的同学，教师将进行个别辅导，帮助他们掌握正确的计算方法，并强调在今后的学习中要注重细节。

-对于在讨论环节中提出有创意观点的同学，教师将给予特别的关注，并鼓励他们在今后的学习中发挥自己的独特见解。

-教师将根据学生的反馈，调整教学策略，如增加实验次数、提供更多练习题等，以提高学生的学习效果。八、教学反思与改进教学反思与改进是教学过程中不可或缺的一环。回顾今天的高中物理课，我对以下几个方面进行了反思：

1.实验设计：

在今天的实验中，我注意到部分同学在操作过程中显得有些紧张，这可能是因为他们对于实验步骤和注意事项还不够熟悉。因此，我认为在未来的教学中，我需要更加细致地指导实验操作，确保每个步骤都清晰明了。同时，我计划设计一些更贴近生活的实验，让同学们在实际操作中感受到物理学的魅力。

2.讨论引导：

在小组讨论环节，我发现有些同学在表达自己的观点时不够自信，这可能是因为他们对安培力的理解还不够深入。为了改善这一点，我打算在未来的教学中，更多地鼓励同学们发表自己的看法，并通过提问和引导，帮助他们逐步深入理解安培力的概念。

3.课堂互动：

今天的课堂互动中，我发现部分同学在回答问题时显得有些犹豫，这可能是因为他们对知识的掌握不够牢固。为了提高课堂互动的效果，我计划在今后的教学中，增加一些互动环节，如小组竞赛、抢答游戏等，以激发学生的学习兴趣和参与度。

4.课后作业：

今天的课后作业中，我发现部分同学在计算题上出现了错误，这可能是因为他们对公式的应用不够熟练。为了提高同学们的计算能力，我打算在未来的教学中，增加一些计算练习，并定期进行小测验，以巩固他们的计算技巧。

5.教学手段：

在使用多媒体教学手段时，我发现有些同学对屏幕上的内容反应不够积极，这可能是因为他们对这种方式的学习效果有所质疑。为了提高多媒体教学的效果，我计划在未来的教学中，结合传统教学手段，如板书、实物演示等，以增强学生的感官体验。

6.教学评价：

在随堂测试和课后作业中，我发现部分同学对安培力的理解还不够深入，尤其是在应用左手定则时存在困难。为了更好地评价学生的学习效果，我打算在未来的教学中，设计更多样化的评价方式，如课堂表现、小组合作、个人反思等，以全面评估学生的学习成果。

针对以上反思，我制定了以下改进措施：

-优化实验设计，确保实验步骤清晰，操作简便，并增加与生活相关的实验项目。

-在小组讨论中，更加注重引导和鼓励，帮助学生深入理解安培力的概念。

-增加课堂互动环节，设计有趣的教学活动，提高学生的学习兴趣和参与度。

-加强计算练习，定期进行小测验，提高学生的计算能力。

-结合多种教学手段，提高多媒体教学的效果，增强学生的感官体验。

-设计多样化的评价方式，全面评估学生的学习成果。

我相信，通过这些改进措施，我的教学效果将得到进一步提升，同学们对安培力的理解也将更加深入。内容逻辑关系①安培力的基本概念：

-磁场对通电导线的作用

-安培力的产生原理

-安培力的定义

②安培力的计算：

-安培力公式：F=BIL

-磁场强度B、电流I、导线长度L与安培力F的关系

-左手定则的应用

③安培力的方向：

-安培力方向与电流方向、磁场方向的关系

-左手定则的具体操作方法

-不同情况下安培力方向的确定

④安培力的应用：

-电动机的工作原理

-发电机的基本原理

-变压器中的电磁感应现象

⑤安培力的实验验证：

-安培力实验的设计与操作

-观察安培力的现象

-分析实验数据，验证安培力的存在和方向典型例题讲解1.例题一：

已知电流为2A，导线长度为1m，磁场强度为0.5T，求导线受到的安培力。

解题步骤：

①根据安培力公式F=BIL计算安培力的大小。

②代入已知数值：F=0.5T×2A×1m。

③计算得到安培力F=1N。

2.例题二：

一根长为0.6m的直导线放置在垂直于磁场方向的平面上，导线中的电流为3A，磁场强度为1.2T，求导线受到的安培力。

解题步骤：

①根据安培力公式F=BIL计算安培力的大小。

②代入已知数值：F=1.2T×3A×0.6m。

③计算得到安培力F=2.16N。

3.例题三：

一根长为0.8m的直导线放置在水平方向上，导线中的电流为4A，磁场强度为0.8T，求导线受到的安培力。

解题步骤：

①根据安培力公式F=BIL计算安培力的大小。

②代入已知数值：F=0.8T×4A×0.8m。

③计算得到安培力F=2.56N。

4.例题四：

一根长为1.5m的直导线放置在倾斜角度为30°的平面上，导线中的电流为5A，磁场强度为1.5T，求导线受到的安培力。

解题步骤：

①首先计算导线在磁场方向上的长度：L=L0×cosθ=1.5m×cos30°=1.5m×√3/2。

②代入安培力公式F=BIL计算安培力的大小。

③代入已知数值：F=1.5T×5A×1.5m×√3/2。

④计算得到安培力F=11.18N。

5.例题五：