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探究課活動(dòng)教案
探究”這個(gè)詞來(lái)自國(guó)外，美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)探究的定義是“探究是多層面的活動(dòng)，包括觀察，提出問(wèn)題，通過(guò)瀏覽書(shū)籍和其他信息資源發(fā)現(xiàn)什么是已經(jīng)知道的結(jié)論，制定調(diào)查研究計(jì)劃，下面是小編整理的關(guān)于探究課活動(dòng)教案的內(nèi)容，歡迎閱讀借鑒。
探究課活動(dòng)教案：安培力
[教學(xué)目標(biāo)]
1. 知識(shí)與技能：知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義；會(huì)用公式F = BIL計(jì)算安培力的大小；會(huì)用左手定則判斷安培力的方向；培養(yǎng)學(xué)生多方面的探究能力。
2. 過(guò)程與方法：經(jīng)歷“磁感應(yīng)強(qiáng)度” 的引入過(guò)程，獲得探究活動(dòng)的體驗(yàn)；嘗試用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證安培力大小的有關(guān)因素，感悟理論與實(shí)際的關(guān)系；領(lǐng)略類比法、比值定義法、發(fā)現(xiàn)—猜想—驗(yàn)證—總結(jié)等物理研究方法。
3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)勤于探索，勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度；學(xué)會(huì)合作與分享。
[教學(xué)用具]
蹄形磁鐵、鐵塊、直導(dǎo)線、電源、電流表、彈簧秤、滑動(dòng)變阻器、供電導(dǎo)線等。
[教學(xué)過(guò)程]
一、創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
磁場(chǎng)不僅有方向性，而且有強(qiáng)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(qǐng)看大屏幕。既然磁場(chǎng)有強(qiáng)弱不同，那么，我們應(yīng)怎樣來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？
二、自主學(xué)習(xí)，合作探究
1. 類比聯(lián)想
[誘導(dǎo)]將要研究的現(xiàn)象與我們熟悉的現(xiàn)象進(jìn)行類比，常常能給研究新的現(xiàn)象提供有益的啟示，我們以前學(xué)過(guò)的電場(chǎng)，是用哪一個(gè)物理量來(lái)表示其強(qiáng)弱的呢？
[回答]電場(chǎng)強(qiáng)度。
[提問(wèn)]請(qǐng)回憶在研究電場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，是怎樣引入電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量的？
[回答]在電場(chǎng)中放入探測(cè)物——點(diǎn)電荷，從分析點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中的受力情況著手，用比值定義的方法，找到了表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度。
[誘導(dǎo)]那么，我們現(xiàn)在要尋找表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，該怎么辦呢？
[回答]用類似的方法。在磁場(chǎng)中放入探測(cè)物：磁體、磁針、通電直導(dǎo)線、通電線圈等。
[誘導(dǎo)]科學(xué)研究的一個(gè)很重要原則是從簡(jiǎn)單入手，那么放入哪一種探測(cè)物才最簡(jiǎn)單、最方便？
[評(píng)估]通電直導(dǎo)線。
[誘導(dǎo)]我們常用比值法定義物理量，定義電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)是從點(diǎn)電荷的受力入手，那么我們現(xiàn)在該從哪兒入手呢？
[回答]研究磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力。
2. 科學(xué)猜想
[誘導(dǎo)]磁場(chǎng)對(duì)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(guān)？
[回答]跟電流強(qiáng)度、導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度及在磁場(chǎng)中的位置等。
[誘導(dǎo)]安培力的大小可能與這么多因素有關(guān)，同時(shí)考慮這么多因素，肯定會(huì)使問(wèn)題變得很復(fù)雜，我們?cè)摬扇∈裁捶椒ǎ?/p>
[回答]控制變量法。
[總結(jié)]物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，我們可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用控制變量的方法來(lái)研究安培力的.大小。
3. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
[要求]各小組充分應(yīng)用學(xué)過(guò)的力學(xué)、電磁學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)合理的實(shí)驗(yàn)方案定性或定量驗(yàn)證自己的猜想。
[交流]各組簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理和步驟。
[評(píng)估]經(jīng)過(guò)討論，優(yōu)化選擇出兩個(gè)方案。一個(gè)是定性方案，與課本中演示實(shí)驗(yàn)相似；另一個(gè)是定量方案，其原理是通過(guò)彈簧秤測(cè)量拉力，根據(jù)平衡條件求出安培力的大小。
4. 操作實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論
�。�1）進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
�。�2）交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果
方案一組：通過(guò)導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí)，電流越大，導(dǎo)線所受安培力就越大；電流一定時(shí)，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中越長(zhǎng)，安培力也越大；安培力的大小還與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中放置的方向有關(guān)，保持電流和導(dǎo)線在磁場(chǎng)中長(zhǎng)度不變時(shí)，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)最大，平行時(shí)為零。
方案二組：彈簧秤讀數(shù)幾乎不變，無(wú)法讀出其差異，僅能看到直導(dǎo)線的微小運(yùn)動(dòng)。
（3）總結(jié)評(píng)估
方案一采用了間接測(cè)量的方法，把安培力的大小轉(zhuǎn)化為擺角的大小，進(jìn)行了放大，它滿足“理論上成立，實(shí)際中可行，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清楚，簡(jiǎn)便易行”這一優(yōu)化原則，但它的缺點(diǎn)是只能定性不能定量；方案二采用了直接測(cè)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(shí)際中不可行，需要改進(jìn)。
5. 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，虛擬數(shù)據(jù)，定量分析
[誘導(dǎo)]方案二的創(chuàng)意很好，但實(shí)驗(yàn)裝置不夠精密，如何加以改進(jìn)呢？
[回答]永久磁鐵換為電磁鐵，彈簧秤換為拉力傳感器。
[點(diǎn)評(píng)]很好！這位同學(xué)改進(jìn)的原理就和數(shù)字化傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相似。
[誘導(dǎo)]假如我們采用很精密的數(shù)字化傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，并保證導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直，把通電直導(dǎo)線分別放入磁場(chǎng)中由強(qiáng)到弱的三個(gè)不同點(diǎn)a、b、c。做上述實(shí)驗(yàn)，得出如表所示的數(shù)據(jù)（屏幕顯示），它所反映的定量關(guān)系是什么呢？
abc
實(shí)驗(yàn)次數(shù)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(duì)a點(diǎn)而言，當(dāng)L = 0.05m時(shí)，F(xiàn)與I的關(guān)系是什么？當(dāng)I = 0.4A時(shí)，F(xiàn)與I的關(guān)系又是什么？
[總結(jié)]L一定，F(xiàn)∝I，I一定，F(xiàn)∝L。于是，可歸納為F∝IL。
6. 深化分析
[誘導(dǎo)]請(qǐng)回憶電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的，用類比的方法思考，應(yīng)該計(jì)算誰(shuí)與誰(shuí)的比值？
[回答]計(jì)算F/IL，其規(guī)律是：在磁場(chǎng)中同一點(diǎn)，這個(gè)比值相同，與I、L變化無(wú)關(guān)；在磁場(chǎng)中強(qiáng)弱不同的點(diǎn)，這個(gè)比值不同。
[總結(jié)]現(xiàn)在這個(gè)比值很有意義，它能代表磁場(chǎng)中不同點(diǎn)的本身性質(zhì)，磁場(chǎng)強(qiáng)的點(diǎn)比值大，磁場(chǎng)弱的點(diǎn)比值小，故用它可以定量表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，物理學(xué)中把它叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，即
B = F/IL。
在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[問(wèn)題]有人根據(jù)B = F/IL認(rèn)為：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場(chǎng)力F成正比，跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL成反比，這種認(rèn)為有什么問(wèn)題？
[回答]B與F和IL無(wú)關(guān)，由磁場(chǎng)本身決定的；F和IL才成正比。
[講授]磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位和方向及勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)。
[誘導(dǎo)]上面我們用比值定義法成功地引入了磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)物理量，有了這個(gè)物理量不僅能描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，同時(shí)我們還可以用它來(lái)定量地計(jì)算什么？
[回答]安培力的大�。篎 = BIL即在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受的安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線在磁場(chǎng)中長(zhǎng)度L三者的乘積。
[誘導(dǎo)]實(shí)際情況中，常遇到的是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這時(shí)要求磁感應(yīng)強(qiáng)度或安培力的大小時(shí)，應(yīng)該運(yùn)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(dǎo)線。
[復(fù)習(xí)]安培力的方法由左手定則來(lái)確定。師生一起一邊回憶其內(nèi)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(xué)家安培在總結(jié)左手定則的過(guò)程中，付出了很多的心血。假若你是安培，準(zhǔn)備用怎樣的科學(xué)研究方法來(lái)確定電流、磁場(chǎng)、安培力方向之間的關(guān)系呢？
[回答]和上面的研究方法相似即提出問(wèn)題，猜想與假設(shè)，制定實(shí)驗(yàn)方案，收集數(shù)據(jù)，分析論證，交流合作，歸納總結(jié)，簡(jiǎn)單形象地表示。
三、系統(tǒng)歸納
在本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)到了哪些知識(shí)？體會(huì)到哪些思想方法？
四、拓展延伸
電磁炮以其顯著的優(yōu)點(diǎn)已引起了世界各國(guó)的關(guān)注。請(qǐng)根據(jù)這節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一種電磁炮，要求簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理并畫(huà)出原理圖。
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