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高中物理“微课程”的设计与实现研究--以电磁学部分为例

2017-05-08 06:54:51 来源网站: 百味书屋

篇一:高中物理新课程教学设计案例

新课程学科课堂有效教学研究

《楞次定律-感应电流的方向》教学设计方案

一.教学设计

1. 三维教学目标

(1)知识与技能

a)通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系,并会叙述楞次定律的内容。 b)通过实验过程的回放分析,体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义,感受“磁通量变化”的方式和途径。

c) 通过实验现象的直观比较,进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化

和守恒定律

(2)过程与方法

a)观察实验,体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。

b)尝试用所学的知识,设计感应电流方向的指示方案,并动手实验操作。

c)关注实验现象的个性,找出实验现象的共性,并总结出规律,培养学生抽象思维能力和创新思维能力。

(3)情感态度价值观

热情:在实验设计,操作过程中逐步积蓄探究热情,培养学生勇于探究的精神; 参与:养成主动参与科学研究的良好学习习惯;

交流:在自由开放平等的探究交流空间,能互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。

哲学思考:能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律;

2.教材分析

(1)法拉第电磁感应定律和楞次定律是电磁学中的重要定律,一个判定感应电动势的大小,一个判定感应电流的方向,二者前后关联,映衬了电磁感应现象规律的多样性和复杂性。

(2)无论是前一节的法拉第电磁感应定律还是本节的楞次定律,首先它们都是电磁感应这一事物本身属性的一个放映,客观存在且发展变化。既然是放映事物本质的规律,在物理学中称为定律,从新课程标准来看,是体现“过程与方法”这一具体课程目标的最佳切入点。

(3)教材指明了教学的方向,让学生经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律。但在探究的细节和过程上,留给了教师和学生广阔的思考设计空间,有助与激发新思维,发现新方法,提出新问题,得出新结论,体现新课程。

(4)从教材内容来看,楞次定律将学生知识范围内有关“场”的概念从“静态场”过渡

到“动态场”,而且它涉及的物理量多,关系复杂,为教学带来了很大的难度。

(5)楞次定律是电磁学的一个重要规律,对学生而言是以后分析和解决电磁学问题的理论基础,在高考试题中常以综合题的形式表现出来,要求学生能够灵活的运用。

3.学生分析

1、 本人所教学校属于农村薄弱学校,绝大多数同学没有刻苦的学习精神,通俗的讲就是

十分“懒笔”,但思维活跃,善于回答问题,不过还存在“眼高手低”的问题。

2、 长期以来,教育教学过程中师生地位平等,以人为本,坚持学生的主体地位,教师的

主导地位。

3、 本节课是规律的探究课,呈现在学生面前的是现象,是问题,而不是结论。受应试教

育的影响,在上课前告诉学生上课的内容,学生会将结论记住,在课堂上机械的,剧本式的配合老师,没有深入的思考,达不到教学的目的,因此本节课的教学没有要求学生预习。

4、 面对新现象,新问题,且没有唯一固定的答案,学生有浓厚的探究欲望,为其思维的

发散提供了较大的空间。从另外一个角度讲,本节内容,数学运算,物理理论要求不高,适当地又降低了学习难度,选择探究式教学是最佳的途径。

5、 探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论,探究过程是产生创造思维的温床,

过于重视结果可能会导致丧失探究热情,扼杀学生探究的欲望。

4.教学重点难点

重点:楞次定律探究实验设计和实验结果的总结。

难点:感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。

定律内容表述中“阻碍”二字的理解。

5.教学资源

1.教师演示用器材:灵敏电流计,旧干电池一节,电阻,电键,导线若干。多媒体

2.学生实验用器材:灵敏电流计,标明导线绕向的原线圈和副线圈,条形磁铁,新干电池组(两节),电键,滑动变阻器,导线等各28组。

6.教师教学方法和学生学习方法

教师教学方法:自主探究,启发导学,双案合一

学生学习方法:实验,观察,自主发现 探究、交流,自主建构

7.教师教学流程示意图

本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考,备教材,备学生,备教法,始终把学生放在教学的主体地位,让学生参与,让学生设计,营造一个“安全”的教学环境,广开言路,让学生的思维与教师的引导共振。

整节课主要采用布鲁纳倡导的“发现法”,结合实验探究总结楞次定律的内容,把规律的得出过程和方法放在首位,把学生的情感价值体验放在重要位置。教学流程如下表:

8.教师教学活动,教学过程设计

一、实验引入,激发探究的欲望。

师(演示):用方形线圈在磁场中来回切割,导致灵敏电流计的指针左右来回摆动。

问:大家是否注意到,不同的切割方向,回路中产生的感应电流的方向是不同的。那么,感应电流的方向由那些因素决定?遵循什么规律?我们需要通过实验来探究这个问题。

二、学习新知,开始探究过程。

1、教师启发,完成电流方向的指示设计

师:我们要解决的问题是感应电流的方向问题,我们首先要做的什么呢?

生:感应电流方向的指示。

师:如何指示呢?有那些实验器材可以被我们所利用?

生:学生的回答可能有以下两种情况:

A:利用电路改装实验中的表头,没有电流时,指针在表盘的中央,当电流从不同的接线柱流入时,指针的偏转方向不一样,我们可以根据指针的偏转方向判定电流的输入方向。

B:利用发光二极管的单向导电性,将二极管串连接入闭合回路,当二极管发光,表明感应电流的方向与二极管的导流方向一致。

(学生的知识得到了应用,能力得到了体现,导致学习热情高涨)

师:该设计怎样的电路来查明电流方向与电表接线柱,或者是电流方向与二极管发光的关系?

生:(同学之间交流,共同完成设计,对不同的结果给予适当的可行性评价)

师:

(从同学的设计中,找到最佳合理设计)如图所示:

师:按照设计的方案,连接电路,辩明指示的方向并做简要的交代。

2、教师主导,完成实验方案设计和数据收集

师:假如让你来研究被污染河水的治理方案,那你第一步要做什么?

生:取来样品分析

师:我们要研究感应电流的方向,接下来该干什么呢?

生:连接闭合回路,让磁通量发生变化,产生感应电流,并用相应的仪器来指示 师:可以设计那些方案来实现呢?

生:(交流互动,依据电磁感应现象,可能性最大的两种设计如下图所示)

师:请大家利用小组内的器材,选择一种电路,连接器材并完成实验结果记录

(两种方案,设计两种学案)

(在这一环节,需要学生注意磁极的方向和螺线管的环绕方向)

师:(多媒体结果显示)

教师启发:根据实验结果,你能直接说出感应电流的方向由那些因素决定吗?我们知道,穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路种形成感应电流,而感应电流本身也能产生磁场,我们能否通过一个“中介”——感应电流的磁场,把引起磁通量变化的磁场和感应电流的方向联系起来?

篇二:高中物理电磁学

在高中物理电磁学部分有三种重要定则:⑴、判断电流产生的磁场方向——安培定则;⑵、载流导线在磁场中受力方向——左手定则;⑶、在磁场中运动的导体产生感应电流的方向——右手定则.这三种定则是学生必须要掌握的,可是学生在使用这三个定则时常常容易混淆.特别是在考试中遇到综合应用这几个方面的知识解答的问题时,一会儿用左手,一会二用右手,搞得头昏眼花稍有闪失将左右手用反了,结果就错了.笔者在多年的教学实践中经过反复推敲把这三个定则合并为一个——右手定则,通过教学实际检验其效果很好.

1、判断电流产生的磁场方向——安培定则.安培定则在课本上又叫做右手螺旋定则,这里还是不变.右手螺旋定则,就是用右手抓弯曲四指表示旋转方向,姆指表示螺钉向前推进的方向.对于直线电流,螺旋推进的方向(姆指方向)为电流方向,在其周围产生的磁场方向为螺钉向右旋转(四指弯曲的方向)的方向.对于环形电流螺钉旋转(四指弯曲的方向)的方向为电流的方向,螺钉推进(姆指所指)的方向为中轴上磁场的方向.螺旋管电流的磁场方向也与环形电流的判断方法相同.

2、用右手定则判断载流导线在磁场中受力方向,代替左手定则.让右四指与手掌垂直,姆指与四指垂直,这样拳头方向、四指方向和姆指方向三者相互垂直.判断载流导线在磁场中受力方向时,手的拳头方向为电流的方向,四指方向为磁场方向,姆指方向就是磁场力的方向.判断洛仑兹力的方向也相同,只是手的拳头方向为正电荷的运动方向,再注意负电荷的受力方向与正电荷相反.

3、用右手定则判断导线在磁场中运动所产生的感应电流方向.与前面一样,让右四指与手掌垂直,姆指与四指垂直,这样拳头方向、四指方向和姆指方向三者相互垂直.判断运动导线在磁场中产生感应电流的方向时,手的拳头方向为运动的方向,四指方向为磁场方向,姆指方向就是感应电流的方向. 我们可以第2和第3两种情况得到这样的规律:右手拳头方向总是指向已知量的方向,四指总是指向磁场方向,姆指也总是指向需要判断量的方向.为方便记忆,用两句打油总结,“拳头已知四指磁,需断方向为姆指”.

篇三:高中物理电磁学大题

14.(09年全国卷Ⅰ)26(21分)如图,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于

x y平面向外。P是y轴上距原点为h的一点,N0为x轴上距原点为a的一点。A是一块平行于x轴的挡板,与x轴的距离为,A的中点在y轴上,长度略小于。带点粒子与挡板碰撞前后,x方向的分速度不变,y方向的分速度反向、大小不变。质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子从P点瞄准N0点入射,最后又通过P点。不

计重力。求粒子入射速度的所有可能值。

15.(09年全国卷Ⅱ)25.(18分)如图,在宽度分别为l1和l2的两个

毗邻的条形区域分别有匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直于纸面向里,电场方向与电、磁场分界线平行向右。一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场,然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场,最后从电场边界上

的Q点射出。已知PQ垂直于电场方向,粒子轨迹与电、磁场分界

线的交点到PQ的距离为d。不计重力,求电场强度与磁感应强度大

小之比及粒子在磁场与电场中运动时间之比。

16.(09年天津卷)11.(18分)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为?.不计空气阻力,重力加速度为g,求

(1) 电场强度E的大小和方向;

(2) 小球从A点抛出时初速度v0的大小;

(3) A点到x轴的高度h.

17.(09年山东卷)25.(18分)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。 已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。(不

考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)

v0

图甲 图乙

(1)求电压U的大小。

(2)求1时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。 2

(3)何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。

18.(09年福建卷)22.(20分)图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内

-3有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10T,在X轴上距坐标原点L=0.50m

4的P处为离子的入射口,在Y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×10m/s的速

率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M

处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为

m,电量为q,不记其重力。

(1)求上述粒子的比荷q; m

(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内

再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场;

(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。

19.(09年浙江卷)25.(22分)如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场。在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一

束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒。发

射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大

小为g。

(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区

域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求点场强度和磁感

应强度的大小和方向。

(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由。

(3)若这束带电微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由。

20.(09年江苏卷)14.(16分)1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;

(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;

(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。

21.(09年江苏物理)15.(16分)如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计,导轨平面的倾角为?,条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置,总质量为m,置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出)。

线框的边长为d(d< l),电阻为R,下边与磁场区域上边界

重合。将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下

边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。

重力加速度为g。求:

(1)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳

热Q;

(2)线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1;

(3)经过足够长时间后,线框上边与磁场区域下边界的最大距离?m。


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