探究課活動教案

時間：2022-10-07 13:14:55 教案

探究課活動教案

　　探究”這個詞來自國外，美國《國家科學教育標準》中對探究的定義是“探究是多層面的活動，包括觀察，提出問題，通過瀏覽書籍和其他信息資源發現什么是已經知道的結論，制定調查研究計劃，下面是小編整理的關于探究課活動教案的內容，歡迎閱讀借鑒。

探究課活動教案

　　探究課活動教案：安培力

　　[教學目標]

　　1. 知識與技能：知道磁感應強度的定義；會用公式F = BIL計算安培力的大小；會用左手定則判斷安培力的方向；培養學生多方面的探究能力。

　　2. 過程與方法：經歷“磁感應強度” 的引入過程，獲得探究活動的體驗；嘗試用實驗驗證安培力大小的有關因素，感悟理論與實際的關系；領略類比法、比值定義法、發現—猜想—驗證—總結等物理研究方法。

　　3. 情感態度與價值觀：培養勤于探索，勇于創新的科學態度；學會合作與分享。

　　[教學用具]

　　蹄形磁鐵、鐵塊、直導線、電源、電流表、彈簧秤、滑動變阻器、供電導線等。

　　[教學過程]

　　一、創設情境，導入新課

　　磁場不僅有方向性，而且有強弱的不同。小磁鐵只能吸起小鐵釘，而吸不起大鐵塊，但巨大的電磁鐵卻能吸起成噸的鋼鐵，請看大屏幕。既然磁場有強弱不同，那么，我們應怎樣來表示磁場的強弱呢？

　　二、自主學習，合作探究

　　1. 類比聯想

　　[誘導]將要研究的現象與我們熟悉的現象進行類比，常常能給研究新的現象提供有益的啟示，我們以前學過的電場，是用哪一個物理量來表示其強弱的呢？

　　[回答]電場強度。

　　[提問]請回憶在研究電場強弱時，是怎樣引入電場強度這個物理量的？

　　[回答]在電場中放入探測物——點電荷，從分析點電荷在電場中的受力情況著手，用比值定義的方法，找到了表示電場強弱的物理量——電場強度。

　　[誘導]那么，我們現在要尋找表示磁場強弱的物理量，該怎么辦呢？

　　[回答]用類似的方法。在磁場中放入探測物：磁體、磁針、通電直導線、通電線圈等。

　　[誘導]科學研究的一個很重要原則是從簡單入手，那么放入哪一種探測物才最簡單、最方便？

　　[評估]通電直導線。

　　[誘導]我們常用比值法定義物理量，定義電場強度時是從點電荷的受力入手，那么我們現在該從哪兒入手呢？

　　[回答]研究磁場對通電直導線的作用力。

　　2. 科學猜想

　　[誘導]磁場對電流的作用力叫做安培力，安培力的大小可能跟哪些因素有關？

　　[回答]跟電流強度、導線在磁場中的長度及在磁場中的位置等。

　　[誘導]安培力的大小可能與這么多因素有關，同時考慮這么多因素，肯定會使問題變得很復雜，我們該采取什么方法？

　　[回答]控制變量法。

　　[總結]物理學是以實驗為基礎的學科，我們可設計實驗，用控制變量的方法來研究安培力的.大小。

　　3. 設計實驗

　　[要求]各小組充分應用學過的力學、電磁學知識設計一個合理的實驗方案定性或定量驗證自己的猜想。

　　[交流]各組簡要說明實驗原理和步驟。

　　[評估]經過討論，優化選擇出兩個方案。一個是定性方案，與課本中演示實驗相似；另一個是定量方案，其原理是通過彈簧秤測量拉力，根據平衡條件求出安培力的大小。

　　4. 操作實驗，收集數據，歸納結論

　　（1）進行分組實驗，并記錄實驗現象

　　（2）交流實驗結果

　　方案一組：通過導線長度一定時，電流越大，導線所受安培力就越大；電流一定時，通電導線在磁場中越長，安培力也越大；安培力的大小還與導線在磁場中放置的方向有關，保持電流和導線在磁場中長度不變時，導線與磁場方向垂直時最大，平行時為零。

　　方案二組：彈簧秤讀數幾乎不變，無法讀出其差異，僅能看到直導線的微小運動。

　　（3）總結評估

　　方案一采用了間接測量的方法，把安培力的大小轉化為擺角的大小，進行了放大，它滿足“理論上成立，實際中可行，實驗現象清楚，簡便易行”這一優化原則，但它的缺點是只能定性不能定量；方案二采用了直接測量的方法，理論上成立，且很有新意，但由于安培力太小，彈簧秤靈敏度差，實際中不可行，需要改進。

　　5. 改進實驗，虛擬數據，定量分析

　　[誘導]方案二的創意很好，但實驗裝置不夠精密，如何加以改進呢？

　　[回答]永久磁鐵換為電磁鐵，彈簧秤換為拉力傳感器。

　　[點評]很好！這位同學改進的原理就和數字化傳感系統實驗室相似。

　　[誘導]假如我們采用很精密的數字化傳感系統實驗裝置，并保證導體與磁場垂直，把通電直導線分別放入磁場中由強到弱的三個不同點a、b、c。做上述實驗，得出如表所示的數據（屏幕顯示），它所反映的定量關系是什么呢？

　　abc

　　實驗次數1234567

　　L（m）0.050.050.100.050.150.050.05

　　I（A）0.40.80.41.20.40.40.4

　　F/IL（N/A?m） 0.00020.00040.0004 0.0006 0.0006 1.00000.5000

　　[分析]對a點而言，當L = 0.05m時，F與I的關系是什么？當I = 0.4A時，F與I的關系又是什么？

　　[總結]L一定，F∝I，I一定，F∝L。于是，可歸納為F∝IL。

　　6. 深化分析

　　[誘導]請回憶電場強度是如何定義的，用類比的方法思考，應該計算誰與誰的比值？

　　[回答]計算F/IL，其規律是：在磁場中同一點，這個比值相同，與I、L變化無關；在磁場中強弱不同的點，這個比值不同。

　　[總結]現在這個比值很有意義，它能代表磁場中不同點的本身性質，磁場強的點比值大，磁場弱的點比值小，故用它可以定量表示磁場的強弱，物理學中把它叫做磁感應強度，用B表示，即

　　B = F/IL。

　　在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度。

　　[問題]有人根據B = F/IL認為：磁場中某點的磁感應強度B跟磁場力F成正比，跟電流強度I和導線長度L的乘積IL成反比，這種認為有什么問題？

　　[回答]B與F和IL無關，由磁場本身決定的；F和IL才成正比。

　　[講授]磁感應強度的單位和方向及勻強磁場的特點。

　　[誘導]上面我們用比值定義法成功地引入了磁感應強度這個物理量，有了這個物理量不僅能描述磁場的強弱和方向，同時我們還可以用它來定量地計算什么？

　　[回答]安培力的大小：F = BIL即在勻強磁場中在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受的安培力F等于磁感應強度B、電流I和導線在磁場中長度L三者的乘積。

　　[誘導]實際情況中，常遇到的是非勻強磁場，這時要求磁感應強度或安培力的大小時，應該運用什么思想？做怎樣的近似處理？

　　[回答]微元思想：取一段很短的直導線。

　　[復習]安培力的方法由左手定則來確定。師生一起一邊回憶其內容，一邊用左手判斷圖2中安培力的方向，并指出F總是垂直于I、B所決定的平面。

　　[思考]物理學家安培在總結左手定則的過程中，付出了很多的心血。假若你是安培，準備用怎樣的科學研究方法來確定電流、磁場、安培力方向之間的關系呢？

　　[回答]和上面的研究方法相似即提出問題，猜想與假設，制定實驗方案，收集數據，分析論證，交流合作，歸納總結，簡單形象地表示。

　　三、系統歸納

　　在本節內容的學習中，我們學到了哪些知識？體會到哪些思想方法？

　　四、拓展延伸

　　電磁炮以其顯著的優點已引起了世界各國的關注。請根據這節課所學的知識，設計一種電磁炮，要求簡要說明其原理并畫出原理圖。

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