高中物理选修3-2变压器教学设计

第一篇：高中物理选修3-2变压器教学设计

《变压器》一课的教学设计

学情分析：学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，在《交流电 》前两节的学习，对交流电的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。但对变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势大小关系这一知识点比较欠缺，在教学中需作出补充提示。

教材分析：教材是落实课程标准、实现教学目标的重要载体，新教材的特点之一是“具有基础性、丰富性和开放性。”即学习内容是基础而丰富的，呈现形式是丰富而开放的。本节教材配有小实验，思考与讨论，简明扼要的文字说明，贴近生活的图片生动而形象，开阔眼界的科学漫步。教材对变压器原理的表述比较浅，在处理时要将这部分内容情境化，将静态知识动态化，利于学生理解透彻。另外，教材中“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”建议用控制变量法探究，但我认为控制变量法在这个实验中不利于学生寻找物理量之间的关系，因此我在这个实验中建议学生从和、差、积、比几个方面试探分析。

教、学用具：

（1）教师的教具：台式电脑、投影屏幕、实物投影仪；教学课件；可拆式变压器、学生电源、开关、小灯泡、导线、多用电表等

（2）学生的学具：分组用实验器材

本课教学目标：

1、知识目标：（1）理解变压器的结构

（2）掌握变压器的工作原理和工作规律

2、能力目标：

（1）在探究过程中培养学生的协作、交流的能力。（2）培养发现问题、解决问题、实验设计与探究的能力。

3、情感态度与价值观目标：

（1）使学生领略科学研究的综合性，在科学探究中形成严谨务实的态度。（2）领悟到物理与生活的紧密联系。本课教学重点难点：

本课的重点是变压器的原理及变压器两端电压与匝数的关系。难点是变压器在怎样的条件下才能工作？闭合铁芯在变压器效率上有怎样的重要作用？我设计了四个小实验让学生自己去体验发现来突破难点。

教学过程：

第一部分：课前收集变压器

变压器在平时生活中比较常见，学生对变压器这一名词并不陌生，因此课外要求学生搜集各种变压器，了解变压器的基本作用，必然会引起学生对变压器的极大兴趣，激发出学生对变压器的好奇心和求知欲，增强了感性认识，使变压器教学更贴近学生的实际生活，体会到物理与生活的紧密联系，提高学习物理的兴趣。引导学生自主搜集和整理学习材料，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。

第二部分：变压器的结构

获得知识的过程是曲折的、充满矛盾的、活生生的、永无止境的过程，而不是平铺直叙、垂手可得。从生活中常见用电器所需的额定电压各不相同，但民用电压为220V引出矛盾，很自然引发学生思考解决这一矛盾的途径，使刚上课学生的注意力很快集中到所学习的内容，又能使学生产生深厚的兴趣和求知欲，引起学生积极的思维活动。学生联系生活常识及课前特意了解马上找到解决这一矛盾的途径——变压器。继而亮出学生课前搜集的各式变压器，学生看到自己亲自搜集的变压器，会有一种由衷的自豪感、亲切感。再看一组乡村变压器、变电所的大型变压器等，开阔同学们的视野。选出一个拆开后的变压器，要求学生观察变压器总结得出变压器的结构，在这个过程中教师适时补充与完善。在此，对变压器中的铁芯的作用可以不必提出，放在变压器的工作原理时通过实验得出更合适。

第三部分：变压器的工作原理

一个好的问题是开启学生思维的钥匙，是学生思维的源泉。教师要在教学的不同环节设置不同形式的问题。试探性的问题，可使学生学习的新知和原有的经验结合，利于知识的建构；过渡性问题，能承上启下，过渡自然，使学生的思维有连续性，不致造成思维的混乱。设置总结性的问题，不仅使学生解出正确答案，还知道了答案得出过程，培养学生的分类思想和归纳能力；发散性问题，使学生对概念和规律的认知在原有认知的基础上得以拓展，培养学生创造性解决问题的能力，因此，教学设计中精心设计问题对于学生的思维发展是十分重要的。

提出问题：原、副线圈并没有直接连接，合上S2，接在副线圈两端的灯泡能亮吗？要求学生推测并说出推测根据。面对问题学生展开了思考、猜想、讨论，积极地表达自己的想法，课堂气氛热烈，由于学生想法并不一致，很自然产生了动手探究，一见分晓的愿望，这时让学生自己上台演示实验，实验结果引发新一轮的思考、讨论，得出变压器的可能的工作原理。

针对学生认识的误区及盲区，设计四组不同的实验，要求四组同学分组实验，并对出现的实验结果预测、分析。

第一组：交流电源、闭合铁芯（实验结果小灯泡亮，目的是让学生亲自验证变压器的工作原理）

第二组：直流电源、闭合铁芯（实验结果小灯泡不亮，目的是让学生亲自体验变压器工作需要用交流电源，进一步完善和强化对变压器工作原理的认识）

第三组：交流电源、不闭合铁芯

第四组：交流电源、闭合纸芯（第三、第四组实验实验结果小灯泡不亮，目的是让学生亲身感受到闭合铁芯的在提高变压器工作效率上的重要作用，从而提出理想变压器的概念）。

在丰富有趣的实验中，新旧知识得以重新整合，学生对变压器的工作原理的认识有了新的提高，认识更完整、更清晰、更深刻。

第四部分：变压器的工作规律

过度设问：如果在变压器的原副线圈各并联接入一个相同的小灯泡，则小灯泡的亮度会一样亮吗？对这一问题，学生根据生活中的初步知识，变压器的基本作用是变压，也能得到两灯的亮度不一样亮。

从演示实验中，学生观察到两灯亮度不一样，切实感受到变压器确实能改变电压，同时为下一个问题创设了情境，必然会引发学生思考变压器电压的变化可能与哪些因素有关？引起猜测、探究的强烈愿望，使学生思维由置疑到质疑，达到学生思维的最优化。

猜测变压器原副线圈电压大小可能与哪些因素有关时，教师可根据学生的猜测做一些简单的实验来证实他们的猜想，如我设计的一个实验：用一根一米长的有多股芯线的导线与一小灯泡相连，随着绕在铁芯上的匝数不同，小灯泡的亮度也不同，形象直观地展现了变压器原副线圈电压大小与线圈的匝数有关，学生信服。信服之余，新的问题有在脑海中孕育而生，即原副线圈电压大小与线圈的匝数有怎样的关系？为后续探究明确了目标和内容，即探究原副线圈电压与线圈匝数的关系，这样的教学过程，能够培养学生提出问题的意识和能力。

分四组探究得出电压与线圈匝数的关系。简单介绍实验器材，提出实验注意事项，要求学生自己设计实验方案、设计实验数据记录表格、分析实验数据（提示：一般数据分析可以从和、差、积、比值等几方面着眼考虑）得出实验结论，一组同学相互协作、共同完成实验探究。

让学生从自己亲手做实验得出的数据，表达本组的实验方案、数据分析方法及结论，这样不仅提高了学生的科学探究意识和能力，培养了相互合作的团队精神，享受到了成功的喜悦，增强了学习物理的兴趣，活跃了课堂气氛。

至此班级气氛异常激动，喜悦之余，话锋一转，根据学过的知识从理论上推出电压与线圈匝数的关系。在准备知识欠缺的情况下，这里需要作适当提示，即理想变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势是相等的，在此基础上学生结合已有的知识很顺利的推出了原副线圈两端电压与线圈匝数的关系，达到理论与实践的统一，为实验结论的可信度增加了筹码。

第五部分：变压器的应用与延伸

新课程标准强调从生活走向物理，从物理走向社会，把物理知识适当的引向实际应用及生活，体现学以致用、学有所用，不仅可以拓展学生的知识面、发展创造力，培养学生创新思维，而且可以让学生总结失败的原因，获得成功的享受，增加学习的兴趣并得到更好锻炼。我要求学生设计一个能用照明电给复读机供电的电源的电路。说明：复读机用6V直流电源。

物理学科本身的科研性就比较强，教师要通过教育教学活动激发学生的探究意识，课堂探究与课后探究相结合，提高学生的探究能力，使学生能适应终身学习的要求和需要，这对于以后他们从事科学研究活动非常重要。因此，要求学生课后探究变压器的电流与哪些因素有关？有怎样的关系？并理论推导。

学生在课外实验中不可能一帆风顺，教师在操作时要适当引导。但是，教师也不可包办代替，要让学生接受挫折，从中总结经验教训，不断改进实验，发挥学生的创造性，特别是为那些潜能生提供了必要的发展空间。第五部分：教学反思

这节教学设计有成功的地方，也还有值得改进的地方。成功的地方有以下几点：

1、教学思路清晰，教学知识结构“变压器的结构”、“变压器的工作原理”、“变压器的工作规律”安排合理。

2、教学方法多样，有集体教学、个别提问、小组讨论、分组实验等；教学以问题为线索，层层深入、引人入胜，有设问、创设情景引发问题，以探究为手段，设计生动有趣的实验丰富激活课堂。

3、教学特色：紧紧抓住主题、牢牢吸引学生，注重知识的温故而知新，包括提出问题能力、理论推断能力、动手探究能力、相互合作能力等多方面能力的培养，课堂和谐有序、思维活动活跃，以学生为主体，课内、课外成为一个有机的整体，目标意识强，体现新课程理念，符合新课程标准。

4、课堂亮点：将变压器变形后设计四组实验，让学生从实验中深刻体验变压器的工作原理，改变了平铺直叙的枯噪，说服力差，学生理解不透彻的弊病。

在四组实验的组织上可以改进采用分四组以竞赛的形式进行，这样能增强竞争意识、集体意识，提高参与的积极性，效果会更好。

第二篇：高中物理(人教版选修3-1)《电动势》》教学设计

高中物理（人教版选修3-1）《电动势》》教学设计

一教材分析

电动势的概念比较抽象，是教学中的一个难点。但学生对各种电源比较熟悉，所以本设计从介绍各种电源开始，明确本节课要研究电源的共同特性。通过对电路中产生持续稳定电流原因的探讨，使学生知道电源工作过程中电源内部存在非静电力的作用。在讨论非静电力做功将其他形式的能转化为电能的过程中引入电动势概念。在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解。

二、教学目标

（一）知识与技能

1． 理解电动势的的概念及定义式。知道电动势是表征电源特性的物理量。2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。

（二）过程与方法

通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解。

（三）情感态度与价值观

了解生活中电池，感受现代科技的不断进步

三、教学重点与难点： 重点：电动势的的概念

难点：对电源内部非静电力做功的理解 四学情分析、五教学方法：实验，多媒体 六课前准备：实验教具 七课时安排：一课时 八教学过程：

（一）预习检查、总结疑惑

要点：电源、恒定电流的概念

（二）情景引入、展示目标 新课讲解-----第二节、电动势

〖问题〗1。在金属导体中电流的形成是什么？（自由电子）

2．在外电路中电流的方向？（从电源的正极流向负极）

3．电源是靠什么能力把负极的正电荷不断的搬运到正极以维持外电路中恒定的电流？ 结合课本图2-1，讲述“非静电力”，利用右图来类比，以帮助学生理解电路中的能量问题。当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少，转化为其他式的能。而又由于A、B之间存在高度差，故欲使水能流回到A池，应克服重力做功，即需要提供一个外力来实现该过程。抽水机就是提供该外力的装置，使水克服重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能。重力做功、克服重力做功以及重力势能与其他形式的能之间的相互转化，学生易于理解和接受，在做此铺垫后，电源中的非静电力的存在及其作用也就易于理解了。

两者相比，重力相当于电场力，重力做功相当于电场力做功，重力势能相当于电势能，抽水机相当于电源。

（三）合作探究、精讲点播 1．电源（更深层的含义）

（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。

【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。

再与抽水机类比说明：在不同的电源中非静电力做功的本领不同---引出 2．电动势

（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。（2）定义式：E=W/q（3）单位：伏（V）

（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【注意】：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。

②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

3．电源（池）的几个重要参数

①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。②内阻（r）:电源内部的电阻。

③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.【注意】：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。

（四）反思总结、在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解。九板书设计 电动势

一、电荷定向移动的原因 1．静电力

化学作用（干电池）2．非静电力光作用（光电池）

电磁作用（发电机）

二、电动势（E）

1．表征了电源把其他能转化为电能的本领。2．大小：等于电源开路时两极间的电压。3．单位：伏特（V）

外电路—外电阻—外电压

三、闭合电路

内电路—内电阻—内电压

四、闭合电路中能量的转化 十教学反思

在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解.

第三篇：高中物理选修3

高中物理选修3—1磁场 磁场·磁现象的电本质·教案

一、教学目标 1在物理知识方面要求 1了解磁现象的电本质2了解磁性材料及其应用。2通过对安培分子电流假说的讲述一方面要使学生了解科学假设的提出要有实验基础和指导思想另一方面也要使学生了解假说是科学发展的形式假说是否正确要看能否解释实验现象导出的结论是否符合实验结果。安培假说已经得到实验的证实假说上升为理论——安培分子电流理论。教学中要向学生渗透科学的研究方法。

二、教学重点 磁铁的磁场也是由运动电荷产生的。

三、教具 1演示软磁铁被磁化的实验 铁架台条形磁铁软铁棒大头针。2演示磁性材料的实验 电源通电螺线管可被轻绳吊起的小磁针塑料棒铜棒铅棒软铁棒硅钢棒扬声器磁电式仪表继电器变压器。

四、主要教学过程 一复习提问 1从上节课的学习我们知道了用几种方法可以产生磁场 回答磁铁能产生磁场电流也能产生磁场。2请学生在黑板上画出条形磁铁和通电螺线管周围的磁场。二引入新课及讲授新课 磁极和电流能够同样产生磁场通电螺线管和条形磁铁周围的磁场又是那么相似这些现象使我们想到磁极的磁场和电流的磁场是不是有相同的起源

第四篇：高中物理选修3-2第一章第四节教学设计2009-3-17-12-44-207

法拉第电磁感应定律教学设计

教学目的：

1.理解感应电动势的概念，明确感应电动势的作用．

2.理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用． 3.通过法拉第电磁感应定律的建立,进一步揭示电与磁的关系，培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力．

教学过程：

应用分析、类比和迁移等思维方法，在实验中让学生理解法拉第电磁感应定律的实质，得出定律的表达公式，进而掌握其应用．

教学重点：法拉第电磁感应定律的建立和应用． 教学难点：

1.磁通量的变化与变化率的区别，及与感应电动势的关系． 2.决定磁通量大小的因素，及其变化特点．

教学关键：做好演示实验，观察并分析好实验． ［教具］演示用电流计、线圈（螺线管）、磁铁、导线等．

一、回顾旧知识

（方法：按知识系统性向学生提问．）

师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 生：闭合电路中磁通量发生变化．

师：在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？举例说明．

生：可以是Δφ＝ΔBS或Δφ＝BΔS,或Δφ＝(B+ΔB)(S+ΔS)-BS.也可以是B的大小，S的大小不变，B和S的方向变化．概括为Δφ＝φ2-φ1（以上两问，多数学生能正确回答，但第2问，学生通常只能回答出一两种情况，需要教师启发诱导和作图，才能归纳出磁通量变化的各种情形．

在指导学生回答此问时，重在培养学生想象和概括能力，不宜过多纠缠于知识细节，以免冲淡教学重点．）

二、引入新课

由前节可知，感应电流的方向与原磁场的方向以及磁通量的变化有关．那么，感应电流的大小又与什么有关系呢？我们知道：电流的大小与电动势有关系，让我们首先来研究感应电动势的产生．

三、进行新课 １．感应电动势

概念：在电磁感应现象中所产生的电动势，在中学里统称感应电动势．

感应电动势的方向：感应电动势的方向与感应电流的方向一致，由楞次定律或右手定则决定：在外电路中，从正极→负极在内电路中，从负极→正极

师：在图１的（ａ）、（ｂ）两图中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？ 生：电路断开，肯定无电流，但可能有电动势． 师：电动势大，电流强度是否一定大？

生：电流的大小由电动势和阻值Ｒ共同决定，遵从I=ε/R ．（教学方法：复习，类比．）

师：闭合电路中要产生持续电流的条件是什么？ 生：必有电源电动势． 师：在电磁感应中，有感应电流，说明有感应电势存在．现在我们来类比图１中（ａ）、（ｂ）两图．（ａ）图中，哪部分相当于（ｂ）图中的电源？

生：ab两点右部的线圈.师:（ａ）图中，哪部分电阻相当于（ｂ）图中内阻？ 生：线圈自身的电阻．

师：比较两图中的电流方向，判断（ａ）图中电源的正负，以及ab两端电势的高低.生：a点电势较高，见图中箭头方向． ２．法拉第电磁感应定律． ［实验一］装置如图２．

（方法：教师演示，学生观察并回答．）

师：将磁铁迅速插入与慢慢插入螺线管时，观察电流计指针偏转角度有何不同？反映电流大小有何不同？电动势大小如何？

生：迅速插入时，指针偏转大，反映电流大，感应电动势大；慢慢插入时，电流小，感应电动势小．

师：迅速插入与慢慢插入，穿过螺线管磁通量的变化是否相同？ 生：磁通量变化(Δφ)相同.师：换用强磁铁，迅速插入，观察到指针的偏转如何？说明什么？ 生：指针偏转更大，反映电流更大，电动势更大． 师：以上现象说明感应电动势的大小由什么因素决定？

生：由磁通量变化量Δφ的大小和变化的时间φT决定,即由磁通量变化的快慢决定． ［教师小结］

（１）磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大；反之，越小．

（２）磁通量变化快慢的意义：

(1)在磁通量变化Δφ相同时，所用的时间Δt越少，即变化越快；反之，则变化越慢．(2)在变化时间Δt一样时，变化量Δφ越大，表明磁通量变化越快；反之，则变化越慢．

(3)磁通量变化的快慢，可用单位时间内的磁通量的变化,即磁通量的变化率来表示． 可见，感应电动势的大小由磁通量的变化率来决定． ［实验二］装置见图３．

磁通量的变化率也可以用导体切割磁力线的快慢（速度）来反映．（即速度大，单位时间扫过的面积大．）

图中，导体ＡＢ与电流计形成一闭合电路．ＡＢ迅速切割时，指针偏转角大，反映感应电流大，电动势大；导体ＡＢ慢慢切割时，指针偏角小，反映电流小，感应电动势小．

［讲述］由实验一和实验二得知：感应电动势的大小，完全由磁通量的变化率决定． 精确的实验表明，电路中的感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率在正比，即εΔφ／Δt．这就是法拉第电磁感应定律．

其函数表达式为：ε=kΔφ／Δt

在国际单位制中，Δφ=φ2-φ1，单位为韦伯；Δt=t2-t1，单位为秒时，K=1．这时，ε的单位为伏特．

讨论：

(1)１伏＝１韦／秒；

(2)若线圈为ｎ匝连绕，则ε=nΔφ／Δt（即相当于ｎ个单匝电源相串联）；

(3)公式ε=Δφ／Δt所计算的是时间Δt内的平均电动势Δφ（若均匀变化，平均感应电动势等于即时感应电动势）．

那么，导体切割磁力线时，感应电动势如何计算呢？

如图４，把矩形线框ａｂｃｄ放在匀强磁场里，线圈平面与磁力线垂直．设ａｂ长度为l，且以速度v相对于磁场向右运动，在Δt时间内，由ab移动到a'b'.应用法拉第电磁感应定律公式ε=Δφ／Δt和Δφ=BΔS=BlvΔt，不难得出：ε=Blv（注意：B,l,v三者是互相垂直的）．

假若导线运动的方向与导线本身垂直，但与磁力线方向不垂直，如图５所示，设B与的夹角为θ，则

vsinθ=v⊥

____对切割有贡献 vcosθ=v‖

____对切割无贡献

这时ε＝Blv⊥=Blvsinθ．这就是导体切割磁力线运动时，感应电动势的计算公式．公式ε＝Blv⊥=Blvsinθ的特点是：

(1)v为导体与磁场相对运动（即切割）速度．

(2)v当为某时刻的即时速度时,ε＝Blv⊥可计算出某时刻的瞬时感应电动势．因此,必须充分认识公式ε=Δφ／Δt和ε＝Blv⊥在计算感应电动势的一致性，以及应用条件上的区别．从而正确灵活地选择某一公式，解决不同情况中的物理问题．下面，让我们通过练习，来巩固和应用所学的定律和公式．

第五篇：高中物理教学设计

高中物理教学设计

高中物理教学设计1

一、教材分析

本节内容是在上一节安培力的基础上，进一步形成的新的知识点。重在让学生理解什么是洛伦兹力、并掌握洛伦兹力的方向判断和大小的计算。它也是后续学习《带电粒子在匀强磁场中运动》的知识基础。

本课教材在提出洛伦兹力的概念后，重在引导学生由安培力的方向和大小得出洛伦兹力的方向和大小，这种通过实验结合理论探究洛伦兹力的方向，再由安培力表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让学生都参与进来。

二、学情分析

知识基础：学生已经学习了《磁场对通电导线的作用力》一节，知道如何判断安培力的方向以及如何计算安培力的大小。但对于安培力产生的原因，却还不甚清楚。

技能基础：学生已经具备一定的逻辑推理分析能力，因此本节课可以引导学生思考安培力的产生原因，激发学生的求知欲，引入探究式学习。

三、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.

2、知道洛伦兹力大小的推理过程.

3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.

4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.

5、了解电视显像管的工作原理

（二）过程与方法

通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，借助洛伦兹力与安培力的关系，猜想并验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断；通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。

（三）情感态度与价值观

进一步学会观察、分析、推理，培养科学思维和研究方法。认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。

四、教学重点与难点

重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.

2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.

这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点

难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.

2.洛伦兹力方向的判断.

五、教学资源

电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体课件

六、教学设计思路

根据对本节教材内容的分析，结合学情和相关教学资源，本节课以“情景问题猜想实验验证理论推导应用巩固”的思路进行设计。

课前通过观看“极光美景”视频，引出本节主题。然后借助“阴极射线管”演示实验指出磁场对运动电荷有力的作用，并激发学生学习的兴趣。课中借助安培力的方向，让学生通过猜想加验证的方式，学习并掌握洛伦兹力方向的判定方法，并进一步得出安培力与洛伦兹力的内在关系；借助安培力大小的计算公式，引导学生推导得出洛伦兹力大小的计算公式。最后通过练习加深对洛伦兹力的理解，并回答引入部分提出的问题。

教学过程中，以演示实验调动学生兴趣，引导学生观察、分析实验现象，围绕难点“洛伦兹力的方向”的理解，通过情景转换，老师引领、学生动手，同学互动，师生互动的方式，让学生感受，体验知识的生成过程。

七、教学过程：

（一）引入

视频欣赏：天文现象——极光

提问：为什么极光只出现在南北两极呢？

引导：解开此谜题的钥匙就是，磁场对运动电荷的作用规律。

［演示实验］观察磁场阴极射线在磁场中的偏转

［教师］说明电子射线管的原理：

说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。

提示：

1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。

2、光束实质上是什么？

3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？

4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。

［实验结果］在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。

［学生分析得出结论］磁场对运动电荷有力的作用.------引出新课

（二）新课讲解

1、物理学中把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。（展示洛伦兹介绍资料）

2、提问：如何探究洛仑兹力呢？

引导学生思考：

1）、电流怎么形成的？

2）、磁场对电流的`作用、磁场对运动电荷的作用，两者间有何关联？

进一步引导学生分析：通电导线在磁场中为什么会受力？得出安培力与洛伦兹力的关系。

【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷作用力的积累效果。即，安培力是洛伦兹力的宏观表现。

3、提问：既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么，你们觉得可以如何探究洛伦兹力呢？

回答：借助对安培力的认识，探究洛伦兹力。

（1）提问：具体怎么探究呢，比如方向？

回答：左手定则

学生说明猜想理由：

1如图，判定安培力方向.（上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下）

②.电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）

③.F安的方向和洛伦兹力方向关系.（F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.）

④.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.（学生分析总结）

实验验证猜想：（回顾阴极射线管实验）猜想正确！

洛伦兹力方向的判断——左手定则

伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.

【要使学生明确】：正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。

［投影出示练习题］试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。

［学生解答］

最后，通过“思考与讨论”，说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。

（2）、洛伦兹力的大小

现在我们来研究一下洛伦兹力的大小.通过下面的命题引导学生一一回答。

设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，求：

（1）电流强度I。

（2）通电导线所受的安培力。

（3）这段导线内的自由电荷数。

（4）每个电荷所受的洛伦兹力。

得出洛伦兹力的计算公式：当粒子运动方向与磁感应强度垂直时：

问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?

引导学生进行分析:可将磁场分解（类比安培力公式得出方式）得出结论

当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B）F=qvBsinθ

上两式各量的单位：F为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s）,B为特斯拉（T）

4、课堂练习

1、电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?（4.8×10-14N）

2、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则

A．带电粒子速度大小改变

B．带电粒子速度方向改变

C．带电粒子速度大小不变

D．带电粒子速度方向不变

（答案：CD）

3、电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是()

A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同

B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变

C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直

D．粒子的速度一定变化

（答案：B）

4、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()

A．竖直向下沿直线射向地面

B．相对于预定地面向东偏转

C．相对于预定点稍向西偏转

D．相对于预定点稍向北偏转

（答案：B）通过本题进一步引导学生作图分析：为什么极光只出现在地球的两极？（与课前引入相呼应）

5、.电视显像管的工作原理

（1）原理：应用电子束磁偏转的道理

（2）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各部分的作用）

在条件允许的情况下，可以让学生观察显像管的实物，认清偏转线圈的位置、形状，然后运用安培定则和左手定则说明从电子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的作用下发生偏转的。

再通过“思考与讨论”，让学生弄清相关问题。进而介绍电视技术中的扫描现象。

最后让学生回忆“示波管的原理”，通过对比看看二者的差异。

（三）对本节内容做简要小结

（四）作业布置

（1）复习本节内容

(2)完成“问题与练习”

八、板书设计第5节《磁场对运动电荷的作用力》

一．洛伦兹力

1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力

安培力是洛伦兹力的宏观表现

2、洛伦兹力的方向：左手定则

F⊥vF⊥B

3、洛伦兹力大小：F洛=qVBsinθ

V⊥BF洛=qVB

V∥BF洛=0

4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功

二．电视显像管的工作原理

1.原理

2.构造

九、教学反思

本节课利用极光这一神奇的自然现象，通过阴极射线在磁场中的偏转演示实验来引入新课，新奇的实验现象极大地吸引了学生的兴趣，明显的实验现象使学生很容易总结出磁场对运动电荷有力的作用。通过电荷的定向运动形成电流，推导出伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，由此可以借助安培力来探究洛伦兹力的大小和方向。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转，这种与生活联系紧密的物理知识，能激发学生对物理学科的热爱，培养学生利用所学物理知识解释生活中的现象，体现从物理走向生活的教学理念。

通过课堂练习反馈，发现本课难点在于如何让学生发挥空间想象能力，判断洛伦兹力的方向。需要在课后加强练习。

高中物理教学设计2

【教材分析】

本节是人教版高中《物理》必修2第五章第7节，是《曲线运动》一章的最后一节。学习本节内容既是对圆周运动规律的复习与巩固，又是后面继续学习天体运动规律的基础，具有承上启下的作用。教材安排了铁路的弯道，汽车过拱桥，航天器中的失重现象，离心现象四个方面的内容，如果面面俱到，难免会蜻蜓点水，为了在教学中突出重点、分散难点，我将教材内容进行了重新整合，分两课时完成。本课为第一课时主要讨论铁路弯道的设计意图。【学情分析】通过前面的学习，学生已经对圆周运动有了较为清晰地认识，但是对于向心力的概念理解还不够深入。同时高一的学生思维活跃，求知欲强，他们很希望参与到课堂中来，自主的解决问题。【三维学习目标】过程与方法知识与技能情感态度和价值观经历观察思考，自主探究，交流讨论等活动进一步理解向心力的概念。

能在具体问题中找到向心力的来源培养学生的团队精神，合作意识；感悟科学的严肃性，培养学生严谨的学风教学重点和难点：在具体问题中找到向心力的来源

【教学策略】

1．教法：使用情境激趣、设疑引导、适时点拨的方式引领学生的学习；

2．学法：学生在教师的引领下，通过观察现象、自主探究、交流讨论等方式参与到课堂中来，体验求知乐趣，成为学习的主人。

3．教学资源：

（1）多媒体课件；

（2）自制教具：车轮模型、弯道模型；

【教学过程】

一、设置情景、引入新课

首先，播放一段4.28胶济铁路火车事故的视频动画，将学生的注意力吸引到火车转弯这一具体情境中来。我就此提出两个问题：1．火车转弯时的限定速度是怎样规定的？2．火车超速时为什么容易造成脱轨事故？学生带着问题进入课堂，既引起了他们的兴趣，又为他们的学习指明了方向。

二、复习巩固、明确方法

我通过提问的方式，帮助学生回忆计算向心力的常用公式，然后，设置情景，让学生对做圆周运动的物体做出受力分析并找到向心力的来源。

情景一：物块随圆盘做匀速圆周运动。

情景二：小球在杯子内壁做圆周运动。此情景并没有直接展示给学生，而是提出问题：“你能不用手接触小球，而不使小球落入杯底吗？注意，要保证杯口朝上。”让学生自己设计出小球的运动方式，并对杯中小球的运动情况作出受力分析。通过这种方式让学生参与到课堂中来，提高了学生的学习兴趣。而后，教师做出总结：分析圆周运动问题，就是要通过运动分析求出物体需要多大的向心力，通过受力分析找到谁在提供向心力，从而建立供需平衡方程，这是解决圆周运动问题的一般思路。

三、设疑引导、自主探究

这一部分集中了本节的重点和难点，为了降低学习难度，我巧设梯度，从以下三个部分组织教学：

1．认识火车车轮的结构特点

首先教师播放视频，分别展示火车在水平面和水平弯曲轨道上的运动，学生通过观察和对比，认识到火车转弯要靠铁轨和车轮的作用。然后学生观察车轮和轨道结构，描述火车车轮结构特点。学生遇到困难时，教师利用自制教具──模型车轮，加深学生对车轮结构的印象，并提示学生思考车轮轮缘的作用。

进一步提出问题：生活中还有什么地方用到了类似的轮子结构？通过学生的回答，和图片的展示（学校门口的电动拉门的轮子），使学生认识到这一结构在生活中也是常见的，从而拓展了学生的认识。接着提问学生：你认为火车在水平轨道上转弯时向心力来自哪里？经过观察和思考，学生已经不难想到向心力的来源。而后追问：你认为这样的转弯方式有什么弊端吗？学生通过思考，结合上课之初播放的视频，不难回答出这样做的危害性。

2．真实的火车弯道的情况

那么设计师有什么好的方法吗？通过提问，了解学生对实际铁路弯道特点的认识情况。而后通过图片，使学生认识铁路弯道处内轨低而外轨高的特点；从而发出疑问，弯道处这样设计的用意何在呢？

提示学生从受力分析入手，找到此时向心力的来源，并要求学生画出受力分析图。

除了正确的分析外，学生很可能将重力与支持力的合力画成沿斜面向下，这是对弯道的圆心位置分析不清造成的，对学生可能做出的两种向心力的方向，我不直接评论对错，而是使用自制教具，展示给学生弯道处路基的特点，让学生有所参照。学生不难发现，弯道的内侧与碗的内壁相似，进而认识到和杯子内壁的相似性，把小球在杯子内壁的运动与火车在弯道处的运动作对比分析。经过这样两步，学生已经不难得出正确的受力分析。成功的突破了这一教学难点。

然后趁热打铁，引导学生从定性到定量，写出重力与支持力的合力的表达式，为下一步的学习做好准备。

3．假如你是设计师

为了解决开课时提出的两个问题，我设计了第三部分──假如你是设计师。

首先，设置情境：你设计了一段半径为r，倾角为θ的铁路弯道，你会如何规定火车转弯的速度？提示学生从解决圆周运动一般本思路出发，从供需平衡关系入手，列出方程，从而得出限定速度的表达式。从表达式的得出过程，引导学生理解，限定速度的规定实际是为了保证由重力和支持力的合力提供向心力，从而避免车轮和铁轨间的挤压，保证行车安全。

接着，通过演示实验，让学生观察在杯内转动过快的小球从杯中飞出的过程，提示学生思考，如果火车速度过快会怎么样呢？学生已经不难认识到火车速度过快会使火车脱轨的问题。而后引导学生用供需平衡条件来解释这一问题，深化了学生认识。为了突出重点，这里不提出离心现象这一问题。只是通过现象的分析和认识为离心现象的教学做好铺垫。

四、总结方法、完善认识

通过本节的教学不仅要使学生认识到解决圆周运动问题的一般方法，更重要的是使他们认识到火车转弯的模型在生活中是普遍存在的，认识到生活中的简单现象往往就是解决实际问题的灵感的来源。进一步启发学生，还有哪些生活中的运动也使用了相同的设计思想？使学生认识到自行车转弯、汽车转弯也有相似的情况，从而从特殊到一般，深化学生的认识。同时通过对事故原因的科学分析，使学生认识到尊重规律的重要性，培养学生严谨的学习态度。

五、布置作业、课后拓展

课后作业是学生再学习的重要途径，本节课后我安排了两项作业。旨在让学生巩固知识的同时，认识物理与社会的联系，将对学生的知识教育和情感教育引向课外。

1．课后练习题。

2．了解中国铁路提速情况，查找资料，提出你对铁路建设的建议。【总体设计思想】本节课的设计思想是借助问题给学生一个思维的支点，在教师的引领下，从分析生活中的简单现象入手，找到一般规律。在新的问题情境中思考、发现生活中的模型。通过类比，把日常生活中的知识联系到新问题的解决当中，在加深知识理解的过程中，也培养了分析应用能力。同时，通过对事故原因的分析，培养学生严谨科学的分析方法和认真负责的工作态度。体现“从生活走向物理、从物理走向社会”的物理教学理念。