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视频标签：全国高中物理,教师微课讲课
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视频课题：第五届全国高中物理教师微课讲课视频《描述磁场的方向和强弱》湖南
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第五届全国高中物理教师微课讲课视频《描述磁场的方向和强弱》湖南师范大学附属中学高中物理
描述磁场的方向和强弱——磁感应强度
湖南师大附属中学物理教研组 刘静
一、使用教材
人教版课程标准实验教科书：选修3-1 第三章 第二节 磁感应强度
二、实验器材
自制：“通电导线在磁场中受力分析仪”、 条形磁铁 、数据传感器、Dislab软件、 电脑
图1 通电导线在磁场中受力分析仪
仪器结构
1.导线
2.力传感器: 测量通电导体在磁场中受力大小。
3.旋转平台: 使导线与磁场形成0-90度旋转变化反应受力大小的变化规律。
4.左右或者前后滑动体: 通过滑动体可改变导线与磁场距离0-60mm的变动。
5.圆型滑动变阻器: 通过旋钮可改变电阻0-220欧
6.旋转平台座: 通过旋转平台座可方便使整台仪器与底座360度任意转动。
7.电流传感器: 测量通电导体的电流大小。
8.上下升降旋钮: 用来改变导线上下高度，改变距离范围50mm。
三、实验创新和改进要点
①引入实验
引人入胜、对比效果明显的引入实验会极大的激发学生学习热情，让学生认识到同一个磁场中的不同位置，磁性强弱不同的磁体激发的磁场中的同一位置，磁场强弱都不同，从而引入课题：寻找描述磁场强弱的物理量
②演示实验
创新要点：
将通电导线放置于匀强磁场中，该分析仪实现了：导线与磁场间夹角方向可调节，电流大小可调节及导线接入长度可调节（匝数），再利用微力传感器和电流传感器准确测定并显示数据，准确寻找磁场对通电导线的力F与导线中的电流I和导线长度L的定量关系。
四、实验原理/实验设计思路
（一）磁场方向的确定：学生实验，在磁场中放入一枚小磁针，移动小磁针位置时，小磁针会在磁场力的作用下转动，小磁针的指向就说明了该位置磁场的方向
（二）磁场强弱的确定：
磁感应强度这个知识点的教学，一直以来没有理想的定量实验器材，主要是孤立的电流元是不存在的，而用较短的导线视为电流元来做实验，其所受的力太小不易测出。为此设计演示实验：采用宽度较小的通电线圈代表电流元，通过异名磁极（磁体采用钕铁硼强磁铁片叠加，其磁场类似条形磁铁）平行正对，叠加的磁场更强且接近均匀，再通过增加线圈匝数来放大电流元所受的作用力。采用稳压电源，线圈在通以稳定电流后受到磁场的稳定作用力，将力F用微力传感器测量出来。通过增减线圈的匝数来改变L的长短，通过调节滑动变压器来改变电流I的大小。利用朗威DISLab软件采集数据和分析数据，实验操作简单便利，实验数据精准，实验效果很好。
实验方法：控制变量法
首先：观察现象，旋转线圈，改变电流与磁场方向的夹角，认识磁场力的变化，最小值，最大值。
然后在I与磁场方向垂直，磁场力最大的情形下，分两步探究：
?a.固定线圈在磁场中的位置，保持导线长度不变，调节三组电流，记录电流值和磁场力，研究F与I的关系；
b.固定线圈在磁场中的位置，保持导线电流不变，改变接入磁场的导线长度，研究F与L的关系；
c.分析F与I.L的关系，建立F-IL坐标系，描点，绘图，确定两者为正比关系。
?将线圈相对远离其中一个磁极，做第二次。
?将线圈相对靠近其中一个磁极，做第三次。
根据F-IL坐标系中，三条过原点的直线，倾斜程度不同，深入探究，建立磁感应强度的定义。
五、实验教学目标
1．知识与技能
⑴知道并理解磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位
⑵知道磁场的强弱与激发磁场的磁体和在磁场中的位置有关，与通电导线的长度、电流、和所受的力无关。
2．过程与方法
⑴体验科学探究的一般方法（观察、猜想、验证），寻找描述磁场强弱和方向的物理量---磁感应强度
⑵进一步体会通过比值定义法定义物理量的方法；
3．情感态度与价值观
⑴通过演示性探究实验，激发学生求知欲，经历探究过程，体会物理学研究的科学性；
⑵通过实验探究，让学生体会科学之美，体验合作的重要性。通过在实验中大量使用传感器，体会科技进步给实验带来的便利，体现科学理论与科学技术共同发展。
六、实验教学内容
学情分析：有电场基础，知道如何描述电场的方向和强弱。有磁场基础，且容易认识到磁场也有方向和强弱，如何科学描述却不知！
教材分析：磁感应强度是电磁学基本概念，因此成为全章的重点；同时，磁场对磁极和电流的作用力远比电场对电荷的作用力复杂，因此，磁感应强度也成为本章的难点。
本节的实验教学内容有：
（1）学生实验探究磁场方向；
（2）师生合作实验探究通电导线在磁场中受力大小与导线中电流和导线长度的定量关系，同时找出通电导线在磁场中受力F与IL正比关系，比值大小反映出磁场强弱，因此定义为磁感应强度的大小。
七、实验教学过程
教材的本节内容遵循“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。
①.用放入磁场的小磁针受到的磁场力来定义磁场方向：规定小磁针北极受力方向为磁感应强度的方向
②.通过日常生活中的磁现象说明磁场有强弱之分、磁场的强弱表现为对磁性物质和通电导线作用力的强弱。
③.类比电场强度的定义引导学生通过分析磁体或通电导线在磁场中所受的力找出表示磁场强弱和方向的物理量。
④.实验探究放入磁场的电流元受到的磁场力的决定因素，得到：
F ∝ I , F ∝ L 且 F ∝ IL 写成F=BIL，其中B为比例系数
⑤.在不同的磁场中，或在非匀强磁场的不同位置，B值不同。
B值就是表征磁场强弱的物理量—磁感应强度的大小：
八、实验效果评价
从生活小实验激发学生学习热情，引导学生进行知识迁移，用电场强度的定义方法作类比来引导学生寻找描述磁场方向和强弱的物理量。鼓励学生观察思考，勤于提问，培养科学精神，以学生为本，通过交流讨论和实验探究的方式，使学生在做中学、学中玩，玩中思。有效攻破难点，突出重点，很好完成本堂课预定的三维教学目标。
借助于“通电导线在磁场中受力分析仪”，很好克服了传统实验手段中对安培力与导线中电流及导线长度间数量关系的粗略和模糊处理，对科学准确的建立磁感应强度的定义提供了真实可信的数据。很好地突出了教学中的重点，也突破了难点，实际教学效果理想。此仪器的前一代已在全国物理大赛中荣获教学仪器一等奖，本代在多方位调节，多维度辅助实验教学方面有较大提升。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
