湖北省宜昌市三峽高級(jí)中學(xué)(443100)

萬宗瓊

《定量實(shí)驗(yàn)探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的因素》教學(xué)設(shè)計(jì)

湖北省宜昌市三峽高級(jí)中學(xué)(443100)

萬宗瓊

1 實(shí)驗(yàn)器材

學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線、自制分組實(shí)驗(yàn)探究?jī)x、自制演示儀等。

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

自制通電導(dǎo)線受力探究?jī)x如圖1所示，用此儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與教材原實(shí)驗(yàn)相比有四大改進(jìn)。①用線圈代替單根導(dǎo)線，增強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用效果；②變定性判斷為定量測(cè)量：用細(xì)繩將受力后擺動(dòng)一定角度的線圈拉到豎直位置，由力的平衡知識(shí)可知測(cè)出細(xì)繩拉力的大小即為磁場(chǎng)力的大小；③用勁度系數(shù)很小的橡皮筋能產(chǎn)生較大的形變量；④通過改變磁鐵的個(gè)數(shù)來改變導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，操作方便快捷。

圖1 通電導(dǎo)線受力探究?jī)x

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識(shí)與技能

(1)理解通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力跟電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線與磁場(chǎng)放置位置之間的關(guān)系。

(2)能自主設(shè)計(jì)探究磁場(chǎng)力與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱關(guān)系的實(shí)驗(yàn)并規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)。

3.2 過程與方法

(1)學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)定量探究磁場(chǎng)力跟電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線與磁場(chǎng)放置位置之間的關(guān)系，體會(huì)控制變量法的應(yīng)用。

(2)師生互動(dòng)探究磁場(chǎng)力跟導(dǎo)線與磁場(chǎng)放置位置的關(guān)系。

(3)學(xué)生通過處理數(shù)據(jù)體會(huì)作圖法特別是電腦作圖法的應(yīng)用。

3.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生的求實(shí)品質(zhì)、探究意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)

通過定量實(shí)驗(yàn)探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力跟電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線與磁場(chǎng)放置位置之間的關(guān)系。

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)

引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究磁場(chǎng)力與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)。

6 教學(xué)方法和過程

6.1 提出猜想

課前通過討論不同磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，尋找到類比研究電場(chǎng)強(qiáng)弱探究磁場(chǎng)強(qiáng)弱的方法，即通過研究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力來研究磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。那么通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力可能與那些因素有關(guān)呢？

學(xué)生猜想：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力可能與電流的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)度(線圈的匝數(shù))、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、導(dǎo)線在磁場(chǎng)中放置的位置有關(guān)。

6.2 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

師生共同討論，列出需要解決的問題。

(1)如何改變電流的大?。?/p>

(2)如何改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度？

(3)如何改變磁場(chǎng)的大??？

(4)導(dǎo)線的放置方式有哪些？

(5)如何測(cè)力的大?。?/p>

學(xué)生討論后展示答案。

(1)①改變電壓；②改變電阻。

(2)①改變線圈的匝數(shù)；②改變磁鐵的個(gè)數(shù)；③改變導(dǎo)線在磁場(chǎng)中有電流部分的長(zhǎng)度。

(3)①選用不同型號(hào)磁鐵；②電磁鐵可改變電流。

(4)①平行放置；②傾斜放置；③垂直放置。

(5)①觀察偏角大小(定性)；②測(cè)出偏角(定量)；③用細(xì)線將導(dǎo)線拉到豎直位置，測(cè)出細(xì)線拉力(定量)。

6.3 實(shí)驗(yàn)探究

6.3.1 探究一

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力究竟與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中放置的位置有沒有關(guān)呢？

教師演示：保持導(dǎo)線位置不變，改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線的偏角會(huì)變嗎？

實(shí)驗(yàn)過程如圖2所示。

圖2 探究一實(shí)驗(yàn)過程

學(xué)生觀察、思考：發(fā)現(xiàn)偏角逐漸變大，說明力與二者之間的放置位置有關(guān)。

6.3.2 探究二

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力是否與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)有強(qiáng)弱關(guān)呢？

自制“通電導(dǎo)線受力探究?jī)x”分組實(shí)驗(yàn)探究，教師巡回指導(dǎo)。

學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)過程如圖3所示。

圖3 探究二實(shí)驗(yàn)過程

(1)控制導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)的大小一定(電流與磁場(chǎng)垂直)，改變電流，探究力與電流的關(guān)系。

(2)控制電流、磁場(chǎng)的大小一定(電流與磁場(chǎng)垂直)，改變長(zhǎng)度，探究力與長(zhǎng)度的關(guān)系。

(3)控制電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度一定(電流與磁場(chǎng)垂直)，改變磁鐵的型號(hào)，探究力與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系。

6.4 數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論

電腦輸入學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，生成F-I和F-L圖像，兩圖像均為一條過原點(diǎn)的直線，如圖4、圖5所示。

圖4 F-I圖像

圖5 F-L圖像

6.5 課堂小結(jié)

探究過程：提出猜想——設(shè)計(jì)方案——實(shí)驗(yàn)探究——得出結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法、作圖法。

6.6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與評(píng)價(jià)

6.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

(1)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，大膽猜想。

(2)引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

(3)自制實(shí)驗(yàn)教具定量分組實(shí)驗(yàn)探究。

(4)采用電腦作圖法處理數(shù)據(jù)。

6.6.2 教學(xué)評(píng)價(jià)

在突破教學(xué)難點(diǎn)的同時(shí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)了學(xué)生的探究意識(shí)、合作意識(shí)、創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力以及求實(shí)的品質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2017-07-02

2015年河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究課題“信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的實(shí)踐研究”，課題編號(hào)：PZS191。