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高中化學(xué)《磁感應(yīng)強(qiáng)度》的教案
一、教學(xué)任務(wù)分析
本設(shè)計(jì)是在已有的有關(guān)磁場知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地描述磁場。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是以后學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)，也是電磁學(xué)的核心內(nèi)容之一。本設(shè)計(jì)從定量角度加深對磁場的認(rèn)識，同時通過建立磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，認(rèn)識研究“場”的性質(zhì)的方法。
在學(xué)習(xí)本設(shè)計(jì)內(nèi)容前，學(xué)生需要知道磁場對電流的作用，知道用比值定義物理量的方法，并對DIS的使用有所了解。
根據(jù)實(shí)例分析，引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。通過將磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的類比進(jìn)一步認(rèn)識用比值定義物理量的方法。
根據(jù)實(shí)例分析，得出磁通量的概念。
運(yùn)用DIS探究通電螺線管的內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布，感受真實(shí)磁場的強(qiáng)弱分布。
本設(shè)計(jì)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)（特別是DIS實(shí)驗(yàn)）的作用，充分應(yīng)用類比、比值定義等科學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，通過師生、生生間的交流討論、分析推理，從定量角度進(jìn)一步認(rèn)識磁場的性質(zhì)。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
�。�1）理解磁感應(yīng)強(qiáng)度。
�。�2）理解磁通量。
�。�3）知道磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量之間的關(guān)系。
2、過程與方法
�。�1）通過本設(shè)計(jì)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，感受類比、猜測、分析、歸納和比值定義等科學(xué)方法的應(yīng)用。
�。�2）通過“研究通電螺線管磁感應(yīng)強(qiáng)度”實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)在探究物理規(guī)律中的重要作用。
3、情感、態(tài)度與價值觀
�。�1）通過DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測量中的優(yōu)越性。
（2）通過認(rèn)識磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的作用，感悟科學(xué)對社會發(fā)展的重要意義。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)用DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
四、教學(xué)資源：
1、器材：
學(xué)生實(shí)驗(yàn)：“研究通電螺線管磁感應(yīng)強(qiáng)度”實(shí)驗(yàn)所需要的DIS實(shí)驗(yàn)裝置，包括：電腦、數(shù)據(jù)采集器、磁傳感器、學(xué)生電源、螺線管、刻度尺。
演示實(shí)驗(yàn)：磁感線模擬裝置，包括：淋浴花灑、線圈、水盆、水源。
2、視頻：有關(guān)生物磁現(xiàn)象的視頻。
五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個方面：一是磁感應(yīng)強(qiáng)度，二是磁通量，三是研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)的基本思路是：通過實(shí)例分析引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，結(jié)合已有的描述電場的知識將磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度進(jìn)行類比，認(rèn)識比值法定義物理量的方法；在此基礎(chǔ)上引出磁通量的概念，知道磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度間的關(guān)系；運(yùn)用DIS完成研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。方法是：以生物磁現(xiàn)象為切入點(diǎn)，引出磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念；結(jié)合已有的定義電場強(qiáng)度的知識，運(yùn)用類比、比值定義的方法導(dǎo)出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。并通過實(shí)例的討論、分析加深對這些概念的理解。
本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：運(yùn)用DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。方法是：以小組合作、師生互動為基礎(chǔ)，運(yùn)用DIS專用軟件完成本實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)要求學(xué)生進(jìn)行主動參與，主動交流與互動，強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法的應(yīng)用，在類比的過程中提升認(rèn)識水平。
完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時。
六、教學(xué)流程
1、教學(xué)流程圖
2．教學(xué)流程圖說明
情景Ｉ 播放視頻，設(shè)問1
播放關(guān)于生物磁現(xiàn)象的視頻，通過“設(shè)問1”引出本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度。
活動I 討論交流，設(shè)問2
回顧描述電場性質(zhì)的方法，引導(dǎo)學(xué)生將電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行類比，通過討論、交流得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。
活動II 觀察2 設(shè)問3
觀察磁感線的分布，建立磁感線的疏密、方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度間的聯(lián)系。
情景II 觀察3，設(shè)問4
演示磁感線模擬實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)水量，改變接水盆橫截面大小和改變接水盆傾斜程度等方式模擬出影響磁通量大小的因素，得到勻強(qiáng)磁場的概念，揭示磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。
活動III 學(xué)生實(shí)驗(yàn)
以小組為單位，做利用DIS設(shè)備通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在交流、合作中，動手完成實(shí)驗(yàn)，了解通電螺線管內(nèi)部的磁場分布，鞏固所學(xué)知識，感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測量中的優(yōu)越性。
活動IV 觀察4
了解某些磁場的數(shù)量級，認(rèn)識磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的應(yīng)用，感悟科學(xué)對社會發(fā)展的重要意義。
3．教學(xué)主要環(huán)節(jié)
本設(shè)計(jì)課可分為四個主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié)，啟發(fā)學(xué)生回憶電場的有關(guān)知識，將磁場與電場類比，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度類比，磁感線與電場線類比，安培力與電場力類比等。有意識地、恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用類比這一方法，充分發(fā)揮知識遷移的作用。
第二環(huán)節(jié)，通過磁感線模擬實(shí)驗(yàn)，得到影響磁通量大小的因素，得出勻強(qiáng)磁場的概念，揭示磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系，為后一階段電磁感應(yīng)現(xiàn)象的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
第三環(huán)節(jié)，通過學(xué)生DIS實(shí)驗(yàn)鞏固所學(xué)知識，感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測量中的優(yōu)越性。
第四環(huán)節(jié)，通過實(shí)例介紹認(rèn)識磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的應(yīng)用，感悟科學(xué)對社會發(fā)展的重要意義。
七、教案示例
1．情景引人
家養(yǎng)的鴿子可以從離家?guī)资�、幾百甚至上千公里的地方飛回家里；燕子等候鳥每年都在春秋兩季分別從南方飛回北方，又從北方飛到南方；一些海龜從棲息的海灣游出幾百、幾千公里后又能回到原來的棲息處。它們是如何辨別方向的？大量的和長期的觀察研究表明，這些生物從原居處遠(yuǎn)行后再回到原居處，的確是與地球磁場有關(guān)，當(dāng)科學(xué)家在這些生物周圍加上額外的較強(qiáng)磁場時，它們辨別方向的本領(lǐng)就受到了影響。由此可知，磁場是有強(qiáng)弱的，如何表述磁場的強(qiáng)弱呢？
2．建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念
為了表征磁場的強(qiáng)弱和方向，我們引入一個新的物理量：磁感應(yīng)強(qiáng)度。
電場強(qiáng)度是描述電場力的特性的物理量，磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述磁場力特性的物理量。
精確的實(shí)驗(yàn)表明，在同一磁場，垂直磁場方向放置的一小段通電直導(dǎo)線。當(dāng)電流加倍，其他條件不變時，通電導(dǎo)線受到的磁場力也加倍；當(dāng)通電導(dǎo)線長度加倍時，其他條件不變時，它受到的磁場力也加倍。對于磁場中某處來說，通電導(dǎo)線在該處受的磁場力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長度L乘積的比值是一個恒量，它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長度的大小均無關(guān)。在磁場中不同位置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強(qiáng)弱。
放在電場中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與其電量的比值是不變的恒量。它反映電場性質(zhì)，命名為電場強(qiáng)度。
在磁場中某處垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場力F，跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
在國際單位制中，B的單位是T（特斯拉）。
磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，它的方向即該點(diǎn)的磁場方向，即經(jīng)過該點(diǎn)的磁感線的切線方向，即小磁針N極在該處的指向。
設(shè)計(jì)學(xué)生討論的問題：
檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o電場存在，可以用什么方法？檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場存在，可以用什么方法？
如果通電導(dǎo)線不受磁場力，該處是否一定不存在磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎？
3．磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量
設(shè)計(jì)學(xué)生討論的問題：
各點(diǎn)電場強(qiáng)度方向、大小均相同的電場叫什么電場？這種電場電場線的分布有什么特點(diǎn)？
什么叫做勻強(qiáng)磁場，怎樣用磁感線描述勻強(qiáng)磁場？
對于某范圍內(nèi)的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，則該范圍內(nèi)的磁場叫做勻強(qiáng)磁場。勻強(qiáng)磁場的磁感線間距相同、方向一致。
我們將穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號Ф表示。磁通量的單位叫Wb（韋伯）。
磁通量Ф與該平面所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，及該平面的面積S有怎樣的關(guān)系？
演示實(shí)驗(yàn)：用淋浴花灑噴出的水流模擬磁感線，用線圈模擬平面。
改變花灑的噴水方式，穿過線圈平面的水流條數(shù)改變了�！磐康拇笮∨cB有關(guān)。
改變線圈的大小，穿過線圈平面的水流條數(shù)變化了�！磐康拇笮∨cS有關(guān)。
改變線圈的傾斜程度，當(dāng)線圈平面與水流方向垂直時，穿過線圈平面的水流條數(shù)最多，當(dāng)線圈平面與水流方向平行時，穿過線圈平面的水流條數(shù)為零�！磐康拇笮∨cB和S的夾角有關(guān)。
引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，展開討論，得出結(jié)論。
磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小通常也叫做磁通密度。
B也可以用“Wb/m2”作為單位，
1T = 1 Wb/m2
4．學(xué)生實(shí)驗(yàn)
以小組為單位，利用DIS做通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。作出通電螺線管內(nèi)部不同位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布圖線。讓學(xué)生在合作、交流中，動手完成實(shí)驗(yàn)。
通過實(shí)驗(yàn)了解通電螺線管內(nèi)部的磁場分布，找出勻強(qiáng)磁場的部分，鞏固所學(xué)生知識，感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測量中的優(yōu)越性。
5．我們周圍的磁場
我們的周圍存在著不同的磁場，利用各種磁傳感器測一測身邊磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大��；利用網(wǎng)絡(luò)查一查不同磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)量級，了解我們周圍的磁場，生產(chǎn)生活中用到的磁場，磁場對生產(chǎn)生活，生命活動的影響。
6．作業(yè)布置 略
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