基于物理学科核心素养的“电流的磁场”教学设
作者:考试周刊 字数:4000 点击:
作者:陈曦 徐晓梅 黄佳佳 李肖 来源:考试周刊 2019年71期
摘 要:物理学科核心素养由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面的要素构成。主要基于物理学科核心素养,,尝试做了初中物理“电流的磁场”教学设计,主要探索及展示了物理学科核心素养如何制定教学目标及设计教学过程两环节。
关键词:物理学科核心素养;电流的磁场;教学设计
一、 教学任务分析
“电流的磁场”是沪科版九年级第十七章“从指南针到磁悬浮列车”课程中的内容,是初中物理电磁学部分的一个重点,它将前一节简单的磁现象和已有的电学知识联系起来,拉开了研究电磁本质联系的序幕。“电流的磁场”含有三个核心概念:电流的磁效应、通电螺线管的磁场和安培定则,这是前面简单磁现象的延伸,也是后面学习电动机的基础。在备课时,先要设计好探究问题,遵循“从一般到特殊、从易到难”的原则;在授课时,利用问题创造情境,让学生参与探究的全过程,提升物理学科核心素养。前面学生已经学习了磁体与磁场,对磁场的研究方法有一定了解,所以本节重复奥斯特实验和研究通电螺线管外部磁场的特点在方法上较容易些。
二、 教学目标
(一) 物理观念
通过奥斯特实验,了解电流周围存在磁场,认识电流的磁效应;通过探究通电螺线管外部磁场的特点,知道通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似;通过学习和交流理解安培定则,会判断通电螺线管两端的极性和通电螺线管的电流方向。
(二) 科学思维
通过奥斯特实验和探究通电螺线管磁场的特点实验,对实验现象归纳分析,体会逻辑推理是科学研究的重要方法;通过类比通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场,了解类比法的使用方法。
(三) 科学探究
重新经历奥斯特实验的探究过程,体验科学探究中的艰难历程;经历探究通电螺线管外部磁场的特点,体悟科学探究的一般过程与方法。
(四) 科学态度与责任
了解奥斯特发现电流的磁效应相关的故事,体会科学家敢于质疑、实事求是、尊重事实、尊重科学的科学态度。通过小组合作实验,使学生逐步掌握合作学习技能。
三、 教学重点与难点
(一) 教学重点
电流的磁效应、通电螺线管外部的磁场。
(二) 教学难点
用安培定则判断通电螺线管外部磁场的方向。
四、 教学准备
PPT教学课件、多媒体、电铃、小磁针、螺线管、大头针、通电螺线管周围磁感线的演示教具、电源、铜导线、滑动变阻器、两种不同缠绕方式的螺线管。
五、 教学过程
(一) 导入新课
[创设情境,提出问题]
让事先准备好的电铃响起。
提出问题:电铃一直存在我们身边,大家有没有想过电铃的工作原理?学习完这节课,同学们就能理解其中的奥秘。
利用电铃吸引铁钉,引导学生猜一猜:电铃由什么组成的?将电铃展示给学生,引导学生观察,学生没有找到磁铁,而是一个电池和一个元件组成的电路。
[思维引导]
帶电体和磁铁都能吸引铁钉,这些相似是巧合还是存在某种联系,科学家一次又一次地寻找电与磁的联系。在1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验验证了猜想,使电磁学进入一个新的发展时期,这节课我们来重复奥斯特实验,一起研究电生磁。
学生活动:观察电铃吸引铁钉,猜想电铃有磁铁等元件。
设计意图:通过生活中的电器作为引入,不仅能吸引学生的注意力,还能激发学生探究兴趣。
(二) 推进新课
1. 电流的磁效应
[验证性实验]
连接电路(如图1),将一根直导线平行放在小磁针的上方,给导线通电、断电,改变电流方向,观察小磁针的偏转情况。
[现象归纳]
①有部分小组实验现象不明显;②闭合开关,小磁针会发生偏转;改变导线电流方向,小磁针会发生偏转。
[交流心得]
①直导线要沿南北方向和小磁针平行放置;②电流周围存在磁场;③电流的磁场方向跟电流的方向有关。
[提出问题]
为什么直导线一定要沿南北方向和小磁针平行放置?
[答案点拨]
通电导线在南北方向时,产生的磁场和地磁场方向不同,才会使小磁针偏转。
[自主学习]
阅读奥斯特发现电流的磁效应相关的故事。奥斯特第一个发现了电与磁之间的联系;通电导线周围存在磁场,这种现象叫电流的磁效应。
学生活动:分小组进行实验,注意观察和记录现象。对实验现象进行因果分析,根据分析对探究结果进行描述,归纳形成结论。根据活动体验。思考问题答案。体会科学家艰难的探索旅程,进一步了解电与磁的概念。
设计意图:为了促进电流的磁效应这一物理观念的形成,让学生重复奥斯特实验,经历探究过程,了解电流周围存在磁场。在探究过程中,对实验现象进行分析综合,归纳推理,发展学生科学思维能力。利用奥斯特的相关故事,渗透物理学史,培养学生科学态度与责任。
2. 通电螺线管
[思维引导]
奥斯特实验中,通电导线必须与小磁针平行且一定要在特定方向才可以发生偏转,地磁场对单根通电直导线产生的磁场影响太大,普通电流的磁效应太小,在实际生活中我们将导线绕在圆筒上,做成一个螺线管,来增加导体的磁性。接下来我们一起来探究通电螺线管的磁场有什么特点。
[演示实验]
在螺线管穿过的玻璃板上均匀地撒满铁屑,再给螺线管通以电流并轻轻敲击玻璃板面,观察玻璃板面上铁屑的分布情况(如图2)。改变电流方向,再观察一次。
[现象归纳]