日期:2022-02-27
這是有旋電場,是優秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
《電場強度》這節課想讓學生通過探究,理解好電場,電場強度的概念,了解電場線的知識,讓學生感覺不那么抽象。通過實際課堂的檢驗,我感到自己這節課在設計上有很多不足之處。
1、對三維目標的設計雖然從形式上體現出來了,但在后面的教學過程中體現的不是很好,仍然只是偏重對知識的教學。
2、對探究電場強度概念的過程中使用了控制變量法,沒有引導學生自己先找出電場力的性質與哪些因素有關,是直接給出的,直接讓學生探究力與電量,與位置的關系,學生缺乏主動的思考。還是沒完全脫離舊的傳授知識的影響。可以讓學生自己設計問題,自己提出解決方法,引導學生應用控制變量法,會更好。
3、課時安排不是很符合實際,雖然課文中本節內容包括電場強度,電場線,但如果采用探究教學,電場線內容很難完成,而且電場線知識雖然簡單,但牽涉到實驗演示,在后面的內容中也要時時用到電場線,對它的掌握要求也比較高,所以分開兩課時進行
一、教材分析
磁場的概念比較抽象,應對幾種常見的磁場使學生加以了解認識,學好本節內容對后面的磁場力的分析至關重要。
二、教學目標
(一)知識與技能
1.知道什么叫磁感線。
2.知道幾種常見的磁場(條形、蹄形,直線電流、環形電流、通電螺線管)及磁感線分布的情況
3.會用安培定則判斷直線電流、環形電流和通電螺線管的磁場方向。
4.知道安培分子電流假說,并能解釋有關現象
5.理解勻強磁場的概念,明確兩種情形的勻強磁場
6.理解磁通量的概念并能進行有關計算
(二)過程與方法
通過實驗和學生動手(運用安培定則)、類比的方法加深對本節基礎知識的認識。
(三)情感態度與價值觀
1.進一步培養學生的實驗觀察、分析的能力.
2.培養學生的空間想象能力.
三、教學重點難點
1.會用安培定則判定直線電流、環形電流及通電螺線管的磁場方向.
2.正確理解磁通量的概念并能進行有關計算
四、學情分析
磁場概念比較抽象,學生對此難以理解,但前面已經學習過了電場,可采用類比的方法引導學生學習。
五、教學方法
實驗演示法,講授法
六、課前準備:
演示磁感線用的磁鐵及鐵屑,演示用幻燈片
七、課時安排:1課時
八、教學過程:
(一)預習檢查、總結疑惑
(二)情景引入、展示目標
要點:磁感應強度B的大小和方向。
[啟發學生思考]電場可以用電場線形象地描述,磁場可以用什么來描述呢
[學生答]磁場可以用磁感線形象地描述.-引入新課
(老師)類比電場線可以很好地描述電場強度的大小和方向,同樣,也可以用磁感線來描述磁感應強度的大小和方向
(三)合作探究、精講點播
【板書】1.磁感線
(1)磁感線的定義
在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致,這樣的曲線叫做磁感線。
(2)特點:
A、磁感線是閉合曲線,磁鐵外部的磁感線是從北極出來,回到磁鐵的南極,內部是從南極到北極.
B、每條磁感線都是閉合曲線,任意兩條磁感線不相交。
C、磁感線上每一點的切線方向都表示該點的磁場方向。
D、磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀,加深對磁感線的認識。
同時與電場線加以類比。
【注意】①磁場中并沒有磁感線客觀存在,而是人們為了研究問題的方便而假想的。
②區別電場線和磁感線的不同之處:電場線是不閉合的,而磁感線則是閉合曲線。
2.幾種常見的磁場
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線的演示實驗,使學生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、通電環形電流、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大的條形磁鐵)各自的磁感線的分布情況(磁感線的走向及疏密分布)。
②用投影片逐一展示:條形磁鐵(圖1)、蹄形磁鐵(圖2)、通電直導線(圖3)、通電環形電流(圖4)、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大的條形磁鐵)(圖5)、
(1)條形、蹄形磁鐵,同名、異名磁極的磁場周圍磁感線的分布情況(圖1、圖2)
(2)電流的磁場與安培定則
①直線電流周圍的磁場
在引導學生分析歸納的基礎上得出
a直線電流周圍的磁感線:是一些以導線上各點為圓心的同心圓,這些同心圓都在跟導線垂直的平面上.(圖3)
b直線電流的方向和磁感線方向之間的關系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定:用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向.
②環形電流的磁場
a環形電流磁場的磁感線:是一些圍繞環形導線的閉合曲線,在環形導線的中心軸線上,磁感線和環形導線的平面垂直(圖4)。
[教師引導學生得]
b環形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關系也可以用安培定則來判定:讓右手彎曲的四指和和環形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向.
③通電螺線管的磁場.
a通電螺線管磁場的磁感線:和條形磁鐵外部的磁感線相似,一端相當于南極,一端相當于北極;內部的磁感線和螺線管的軸線平行,方向由南極指向北極,并和外部的磁感線連接,形成一些環繞電流的閉合曲線(圖5)
b通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關系,也可用安培定則來判定:用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致,則大拇指所指的方向就是螺線管的北極(螺線管內部磁感線的方向).
③電流磁場(和天然磁鐵相比)的特點:磁場的有無可由通斷電來控制;磁場的極性可以由電流方向變換;磁場的強弱可由電流的大小來控制。
【說明】由于后面的安培力、洛倫茲力、電磁感應與磁感應強度密切相關,幾種常見磁場的磁感線的分布是一個非常基本的內容,不掌握好,對后面的學習有很大影響。
3.安培分子電流假說
(1)安培分子電流假說
對分子電流,結合環形電流產生的磁場的知識及安培定則,以便學生更容易理解“它的兩側相當于兩個磁極”,這句話;并應強調“這兩個磁極跟分子電流不可分割的聯系在一起”,以便使他們了解磁極為什么不能以單獨的N極或S極存在的道理。
(2)安培假說能夠解釋的一些問題
可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機做好磁化和退磁的演示實驗,加深學生的印象。
舉生活中的例子說明,比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【說明】“假說”,是用來說明某種現象但未經實踐證實的命題。
在物理定律和理論的建立過程中,“假說”,常常起著很重要的作用,它是在一定的觀察、實驗的基礎上概括和抽象出來的。
安培分子電流的假說就是在奧斯特的實驗的啟發下,經過思維發展而產生出來的。
(3)磁現象的電本質:磁鐵和電流的磁場本質上都是運動電荷產生的.
4.勻強磁場
(1)勻強磁場:如果磁場的某一區域里,磁感應強度的大小和方向處處相同,這個區域的磁場叫勻強磁場。
勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線。
(2)兩種情形的勻強磁場:即距離很近的兩個異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場;相隔一定距離的兩個平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時,其中間區域的磁場P87圖3.3-7,圖3.3-8。
5.磁通量
(1)定義:磁感應強度B與線圈面積S的乘積,叫穿過這個面的磁通量(是重要的基本概念)。
(2)表達式:φ=BS
【注意】①對于磁通量的計算要注意條件,即B是勻強磁場或可視為勻強磁場的磁感應強度,S是線圈面積在與磁場方向垂直的平面上的投影面積。
②磁通量是標量,但有正、負之分,可舉特例說明。
(3)單位:韋伯,簡稱韋,符號Wb 1Wb=1T•m2
(4)磁感應強度的另一種定義(磁通密度):即B=φ/S
上式表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通量,并且用Wb/m2做單位(磁感應強度的另一種單位)。
所以:1T=1 Wb/m2=1N/A•m
(三)小結:對本節各知識點做簡要的小結。
(四)反思總結、當堂檢測
1.如圖所示,放在通電螺線管內部中間處的小磁針,靜止時N極指向右.試判定電源的正負極.
解析:小磁針N極的指向即為該處的磁場方向,所以在螺線管內部磁感線方向由a→b,根據安培定則可判定電流由c端流出,由d端流入,故c端為電源的正極,d端為負極.
注意:不要錯誤地認為螺線管b端吸引小磁針的N極,從而判定b端相當于條形磁鐵的南極,關鍵是要分清螺線管內、外部磁感線的分布.
2.如圖所示,當線圈中通以電流時,小磁針的北極指向讀者.學生確定電流方向.
答案:電流方向為逆時針方向.
(五)發導學案、布置作業
一、電場:
電場強度的教案設計
(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質電場發生的,電荷的周圍都存在電場.
(2)基本性質:電場具有力和能的特征。
①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用,且同一點電荷在電場中不同點處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.
②電場能使引入其中的導體產生靜電感應現象.
③當帶電體在電場中移動時,電場力將對帶電體做功,這表示電場具有能量.
二、電場強度(E):
①定義:電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.用E表示。
公式:E=F/q(適用于所有電場)
單位:N/C
②方向性:物理學中規定,電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同.
電場中某一點處的電場強度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點電荷q無關,它決定于電場的源電荷及空間位置,電場中每一點對應著的電場強度與是否放入電荷無關.
+Q P r
三、點電荷周圍的電場、電場強度的疊加
(1)點電荷周圍的電場
①大小:E=kQ/r2(只適用于真空中點電荷的電場)
②方向:如果是正電荷,E的方向就是沿著QP的連線并背離Q;如果是負電荷:E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q.
(2)電場強度的疊加原理:某點的場強等于該點周圍各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和.
可以證明:在一個半徑為R的均勻球體(或球殼)在外部產生的電場,與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產生的電場相同,即:球外各點的電場強度為E=kQ/r2
四、電場線
(1)電場線:電場線是畫在電場中的.一條條有方向的曲線,曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度的方向。
(2)電場線的基本性質
①電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向.
②電場線的疏密反映電場強度的大小(疏弱密強).
③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠,止于負電荷或無窮遠,它不封閉,也不在無電荷處中斷。
④任意兩條電場線不會在無電荷處相交(包括相切)
各種點電荷電場線的分布情況。
五、勻強電場
(1)定義:電場中各點場強的大小相等、方向相同的電場就叫勻強電場.
(2)勻強電場的電場線:是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對且帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強電場.常見電場的電場線
在講電場強度這一部分時,我將這部分內容的教學設計分為了三部分:
(1)對電場強弱和方向的認識
研究電場的性質從靜電力入手。原因是,電場最明顯的特征是它對電場中的電荷有靜電力的作用。
(2)尋找描述電場性質的物理量
首先,讓學生明確試探電荷所受的靜電力(電場力)不能描述電場的強弱,或者說不能描述電場的性質。原因是,根據庫侖定律,不同的試探電荷在電場中同一點所受的電場力不同。
其次,要尋找的描述電場性質的物理量必須與試探電荷無關,這一物理量應該與場源電荷和距場源電荷的距離有關。
用比值定義物理量是一種非常重要的科學方法,在這節課的教學過程中充分展示了比值的物理意義,引導學生體會這種方法的精辟和嚴謹。學生盡管已經接觸過密度、速度等用比值定義的物理量,但是對用比值定義物理量的認識還比較膚淺,他們常常從數學的角度去認識這個比例式。容易出現像“速度越大加速度越大”之類的錯誤。因此,本節課充分引導學生認識這個比例式的物理意義,讓學生在多次接觸中逐步體驗用比值定義物理量的方法。
(3)電場強度方法的規定
本節課,通過糾正如“試探電荷在電場中某點受到的靜電力的方向就是該點的電場強度方向”的錯誤認識,幫助學生理解電場強度方向的規定。而關于電場強度的'疊加問題,做到了點到為止。
最后是“電場線”這一部分,本節課在教學過程中,通過電場線的學習,讓學生感悟到了科學家是如何用虛擬的圖線來描述抽象的物理概念的。
總的來說,本節課的教學達到了以下幾個教學目標:
1、知道電荷間的相互作用是通過電場實現的。知道場與實物是物質存在的兩種不同形式。
2、體會用比值定義物理量的方法,理解電場強度的定義式、單位、方向。
3、能推導點電荷的電場強度公式,并能進行有關計算。知道電場強度的疊加原理,并能應用這一原理進行簡單的計算。
4、知道電場線的定義和特點,會用電場線描述電場的大小和方向。
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