《磁場(chǎng)》教材分析與教法研究

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1、《磁場(chǎng)》教材分析與教法研究謝璞一、教?材?分?析（一）教材的地位本章是電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的重要部分。全章建立了磁場(chǎng)的概念，闡明了描述磁場(chǎng)的基本物理量，討論了磁場(chǎng)對(duì)電流及運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。這些都是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、交變電流、電磁振蕩與電磁波、原子物理等后繼課程所不可缺少的重要基礎(chǔ)，應(yīng)引起充分的重視。（二）教材的結(jié)構(gòu)????本章可分為四個(gè)單元：　　第一單元：第一節(jié)，在復(fù)習(xí)初中內(nèi)容的基礎(chǔ)上，講述永磁體的磁現(xiàn)象、磁感線及電流的磁場(chǎng)?！　〉诙卧旱诙?、三兩節(jié)，在研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力大小的

2、基礎(chǔ)上引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，明確了安培力的方向及電流表的工作原理?！　〉谌龁卧旱谒?、五、六三節(jié)，討論了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，確立了洛倫茲力的大小和方向，闡明了帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，介紹了質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理?！　〉谒膯卧旱谄吖?jié)，介紹了安培分子電流假說(shuō)、磁性材料及其應(yīng)用．（三）目標(biāo)與要求1．正確理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念和磁感線的概念。2．掌握磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力——安培力。3．知道磁電式儀表的工作原理。4．掌握磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛倫茲力。5．掌握帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

3、。6．理解回旋加速器的工作原理。（四）重點(diǎn)和難點(diǎn)本章中的永磁體的磁現(xiàn)象、電流的磁場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用等內(nèi)容，在初中物理中已經(jīng)初步學(xué)過(guò)，但本章教材不是初中教材的簡(jiǎn)單重復(fù)，而是在初中對(duì)磁現(xiàn)象的描述和定性地討論磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，提高到定量地研究磁場(chǎng)的特性、磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律以及認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象的本質(zhì)。在本章教學(xué)中要突出這種由現(xiàn)象到本質(zhì)、由定性到定量的認(rèn)識(shí)上的飛躍。因此，本章教材的重點(diǎn)是：描述磁場(chǎng)特性的基本物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度，表達(dá)磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷作用規(guī)律的基本公式和基本定則——安培力公式、洛

4、倫茲力公式和左手定則。上述重點(diǎn)內(nèi)容對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)都有一定難度，其中尤其是對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、洛倫茲力公式的導(dǎo)出、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法等等，學(xué)生往往不能正確理解和掌握，是教學(xué)中的難點(diǎn)，在教學(xué)中要十分注意討論問(wèn)題的邏輯和思想方法。二、教?法?研?究本章教材的中心是研究磁場(chǎng)的特性及有關(guān)的規(guī)律，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B是本章的中心概念。教學(xué)時(shí)，首先研究磁場(chǎng)的形象化描述，引出磁感線的概念，然后在研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力——安培力大小的基礎(chǔ)上，給出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的概念，再依次研究磁場(chǎng)對(duì)

5、電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的規(guī)律及其在實(shí)際中的各種應(yīng)用。這樣圍繞著磁感應(yīng)強(qiáng)度B這個(gè)中心概念，形成了本章的基本框架。（一）關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)本身性質(zhì)的一個(gè)物理量，關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以有多種引入方法，既可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線來(lái)定義，也可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用來(lái)定義，還可以根據(jù)對(duì)通電線圈的作用來(lái)定義等。中學(xué)教材通常都是根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用來(lái)定義的。它和《電場(chǎng)》中定義電場(chǎng)強(qiáng)度E一樣，都是通過(guò)比值來(lái)定義的。這里想就物理量的定義問(wèn)題，做較為深入的說(shuō)明。一個(gè)物理量的定義要符合兩個(gè)要求：①定義所確

6、定的物理量的量值能定量地表征事物的物理性質(zhì)或特征；②定義本身符合事物的客觀實(shí)際，即從定義得到的量值受該事物所制約。例如關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，在實(shí)驗(yàn)中我們看到：垂直放入磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的大小F跟通過(guò)的電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度l成正比，即F跟乘積Il成正比，比值?跟乘積Il無(wú)關(guān)，是一個(gè)恒量；將通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中不同的地方，這個(gè)比值一般是不同的，可見(jiàn)比值?能反映磁場(chǎng)的一種性質(zhì)。反映出磁場(chǎng)的什么性質(zhì)呢？我們分析一下這個(gè)比值的大小意味著什么。比值?在數(shù)值上等于垂直放入磁場(chǎng)中的通以單位電流的單位長(zhǎng)度的導(dǎo)體所受的磁

7、場(chǎng)力的大小，這個(gè)比值越大，說(shuō)明垂直放入磁場(chǎng)中的通以單位電流的單位長(zhǎng)度的導(dǎo)體所受的磁場(chǎng)力就越大，因此，它能夠定量地反映出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，我們就用它來(lái)定義一個(gè)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。而這個(gè)定義本身又符合客觀實(shí)際，即定義的量值為磁場(chǎng)本身的性質(zhì)所制約。（二）要使學(xué)生明確，有關(guān)判定方向的“定則”，都是人為規(guī)定的在物理學(xué)中，為了判定某個(gè)物理量的方向，常采用一些簡(jiǎn)單易行的方法。這些方法，（即所謂的“定則”）在磁場(chǎng)及電磁感應(yīng)的教學(xué)中，有著廣泛的應(yīng)用，并構(gòu)成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容必不可少的組成部分。為了使學(xué)生明確這種“定則”的

8、效用，正確靈活地運(yùn)用“定則”，教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①同一物理量方向的判定方法可以是多種的；②運(yùn)用某一定則時(shí)，要對(duì)相關(guān)物理量作已知、未知的區(qū)分，教師要有意識(shí)地變更由某一定則所聯(lián)系的幾個(gè)物理量的已知、未知情況，讓學(xué)生比較熟練和靈活地應(yīng)用這一定則。例如本章的安培定則和左手定則即是如此。順便說(shuō)明一下，在進(jìn)行安培定則右手握螺線管的教學(xué)時(shí)，要在復(fù)習(xí)初中內(nèi)容的基礎(chǔ)上上升到磁感線的高度，同時(shí)要使學(xué)生會(huì)識(shí)別直線電流、環(huán)形電流和通