下载文档原格式
定量探究电流间的安培力一、使用教材人教版高中《物理选修3-1》第三章第四节“通电导线在磁场中受到的力”。
二、实验器材电子分析天平，两个学生电源，两个电流表，两个线圈，细铜丝两根，铁架台，电键，导线若干三、实验创新要点/改进要点（1）化学仪器（电子分析天平）为物理所用，利用它的“去皮”功能，把安培力转化成质量加以显示，变定性实验为定量实验。
（2）用两个平行线圈替代平行直导线，一方面增加了电流产生的磁场；另一方面相当于增加了受力线圈的长度，起到了双重放大的作用。
（3）不仅演示同向电流相吸、异向电流相斥，且还能研究决定安培力大小的相关因素。
四、实验原理/实验设计思路高中实验条件下的电流间安培力较小。
本实验利用LP203型电子分析天平来“称量”微10N，且用两个线圈替代两根直导线实验，增加匝数放大力，从小的安培力，精度可达到5-而显示安培力，再用控制变量法进一步研究安培力与相关因素的关系。
五、实验教学目标（一）知识和技能（1）让学生直观体验电流间的微小的安培力，知道安培力与部分相关因素的关系（2） 培养学生的动手能力和运用数表软件处理数据的技能（二）过程和方法让学生经历实验探究过程，使学生理解实验运用的转化测量法、放大法及控制变量法（三）情感、态度和价值观培养学生学会分工合作，尊重实验事实的科学精神，力求通过学生实验调动学生学习物理的积极性六、实验教学内容（1）体验安培力的值 （2）控制变量法探究安培力相关因素七、实验教学过程（一）变定性实验为定量探究、调动学生的探究欲望书本演示实验：平行通电直导线之间的相互作用是定性实验，我们是不是很想知道电流间的安培力到底有多大？今天我们一起来找寻答案。
（二）直陈测量疑难，讲清设计原理我们实验条件下电流间的安培力较小，如何定量实现安培力的测量呢？我首先想到的是有没更精密的测力计，偶然间看到物理同仁用电子分析天平测电荷间的库仑力，于是想到也可用此仪器来测电流间的安培力。
《探究向心力》说课使用教材:人教版高中物理必修二､第五章第6节《向心力》一､教材分析(一)教材地位向心力､向心加速度是本章教学的重点,具有承前启后在作用｡对前是牛顿运动定律的延伸,对后是圆周运动的应用,以及为万有引力做知识储备｡(二)教材设计思路课本用向心加速度公式结合牛顿第二定律从理论推导向心力表达式,再利用课本实验——用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,这个实验虽简单直观,但是实际操作困难,物理量难测量｡二､物理核心素养教师在教学过程中,应该培养学生的物理核心素养,设计探究实验,让学生从事实经验出发,推理猜想,再用实验验证,像科学家一样思考,得出结论｡(一)物理观念:从物理学视角形成的关于物质､运动与相互作用､能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华(二)科学思维:基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑､批判,进而提出创造性见解的能力与品质(三)实验探究:提出物理问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并做出解释,以及对实验探究过程和结果进行交流､评估､反思的能力(四)科学态度与责任:在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基1础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感三､教学目标和实验内容(一)教学重点1.理解向心力的概念2.学生感受向心力和实验探究向心力的表达式(二)教学难点学生实验探究向心力的表达式(三)教学对象分析1.学生知识层面:学生已经学过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量,从理论上推出了向心加速度的表达式,对数学的一次函数､二次函数关系已经熟练掌握｡学生可以运用牛顿第二定律结合向心加速度公式,从理论上推导出向心力表达式2.学生能力层面:学生理解向心力是效果力,是指向圆心的合力;已经掌握用EXECL软件处理数据,合理选择变量,拟合图像的方法,初步具备探究实验的能力(四)实验方法定性关系实验:感受向心力定量关系实验:自制创新教具——无线向心力测量仪(图1)2图11.控制变量法(1)控制小球质量､半径不变,探究向心力与角速度的关系｡(2)控制小球质量､角速度不变,探究向心力与半径的关系｡(3)控制小球角速度､半径不变,探究向心力与质量的关系｡2.图像法把数据输入计算机,用EXCEL分别作出F-ω2､F-r､F-m图像,得出结论｡3.验证法将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果,理论值与测量值比较,验证实验结论,得出结果｡四､实验创新设计(一)兴趣实验——感受向心力1.【实验目的】(1)使学生初步认识向心力与其影响因素之间的关系｡(2)使学生通过控制变量法完成实验｡342.【实验装置】(图2)图23.【实验创新点】 这个实验装置比较简单,让学生通过甩动摆球,感受绳对手的拉力去体验向心力的大小｡该实验现象明显,能很快让学生得到定性地结论,在具体教学中,很好地激发了学生的学习兴趣｡教学的第一要素,是激发学生的兴趣,于是我设计了兴趣实验“感受向心力”｡教师引导学生体会与猜想,小球做圆周运动的向心力大小与什么因素有关?学生通过实验猜想:向心力可能与半径､质量､角速度､线速度等有关系｡看到学生的兴趣被激发出来,教师继续提问:角速度､线速度､周期有什么关系?学生根据线速度公式r Tr ωπ==2v 可以推理出其关系,于是缩小研究范围,讨论F 与m ､r ､ω､这4个物理量的关系｡那么它们有什么样的定量关系呢?目前讨论向心力定量关系的实验有这些,通过实验研究我发现它们存在以下不足:课本圆锥摆实验操作困难,物理量难测量｡传统的向心力仪器,只能粗测,不够精确｡现在市面上最新､普及率最广的郎威传感器也存在以下不足:1､向心力间接测得,误差大｡ 2､只能生成F-ω图像,不满足多次控制变量的需求｡ 3､数据图像直接生成,没有让学生充分体验“过程学习”｡为了解决以上不足,我自制创新教具——无线向心力测量仪(图3),突破教学难点｡图3 无线向心力测量仪,是一个可以直接测F和ω的仪器｡无线向心力测量仪各部分结构介绍如图4—11所示｡图4这是角速度仪,可以直接显示角速度的大小,利用单片机驱动步进式电机获得稳定的角速度,调节旋钮,可以改变角速度的大小｡外壳采用透明材料,让学生清晰看到内部构造,激发学生的兴趣｡5图5这是测力计,内部安装拉力传感器,采用无线发射与接收的方式显示向心力的大小｡我设计了2种显示力大小的方式,第一种､数字显示｡第二种､通过自编软件,在电脑上显示｡显示力的大小有2种方式:(图6､7)图6 第1种:数字显示图7 第2种:通过自编软件,在电脑上显示这是圆心(图8),通过轨道上的标尺可以读出小球运动的半径(图9),改变线长,改变半径(图10),改变小球,改变质量图(11),小球的质量可以用天平测量出,还有可以调节水平的水平仪｡6图8 圆心图9 读半径图10 改变线长,改变半径图11 改变小球,改变质量学生通过自制创新实验教具可以测出实验所需要的物理量——F､m､r､ω(图12)图12(二)创新实验——无线向心力测量仪1.【实验目的】(1)使学生探究向心力于其影响因素之间的定量关系｡(2)使学生通过控制变量法､图像法完成实验｡2.【实验装置】(图13)7图13 无线向心力测量仪3.【实验创新点】教师自制教具简单直观,该仪器可以直接显示向心力和角速度的大小,并且读数方便准确,非常有说服力｡这个实验装置满足多次控制变量的要求,让学生充分体验“过程学习”,并且通过科学探究过程,树立科学探究意识,掌握科学探究方法｡教师引导学生用无线向心力测量仪分组设计探究实验方案,学生通过观察讨论,得到本节课的实验方法:4.【实验方法】(1)控制变量法①控制m､r不变,讨论F､ω关系｡②控制m､ω不变,讨论F､r关系｡③控制ω､r不变,讨论F､m关系｡(2)图象法:把数据输入电脑,用EXCEL分别作出F-ω2､F-r､F-m图像,得出结论｡(3)验证法:实验数据代入F=mrω2计算,计算值与测量值比较,验证结论｡下面我们来看一段学生实际操作的视频 (图14)8图145.【实验数据处理】如图15､16､17所示(1)控制m､ω不变,探究F—r关系｡ (图15)图15实验结论:F与r成正比｡(2)控制m､r不变,探究F—ω关系｡(图16)9图16学生通过观察F—ω图像,发现是一条抛物线,于是猜想F与ω2有关系,于是制出F—ω2图像｡(图17)图17实验结论:F与ω2成正比｡(3)控制ω､r不变,探究F—m关系｡(图18)10。
电容器和电容一、使用教材教科版高中物理《选修3-1》第一章第六节。
二、实验器材自制教具：简易电容器、电容器充放电演示装置。
感应起电机、数字式电压表、电容器、电容表、平行板电容器等。
三、实验创新要点/改进要点（1）用生活中的废塑料杯、锡箔纸，自制电容器。
（2）利用自制电容器的充放电演示装置，演示电容器的充放电过程，直观清楚。
（3）用相同电容器接触平分电荷的方法，间接测量电容器电荷量的变化。
（4）用电容表直接测量电容的变化，优于教材中的间接测量.四、实验原理/实验设计思路实验设计的整体思路，即通过“趣味实验、自制教具、巧设实验、勇于创新”四个关键环节的实验安排。
达到了让学生在趣味中进入课堂，在思考中启迪思想、在参与中成长。
五、实验教学目标1. 知识与技能(1)了解电容器的作用、构造以及常见电容器。
(2)知道电容器的充放电过程中相关物理量的变化特点。
(3)掌握电容器电容的概念和定义式。
(4)知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，知道其定性关系。
(5) 会用平行板电容器进行动态分析。
2. 过程与方法(1)通过本节内容的学习过程，认识物理实验、数学工具在物理发展过程中的作用。
(2)经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学方法研究物理问题，验证物理规律。
(3) 具有一定的质疑能力，数据收集处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力。
3.情感态度与价值观(1)利用有趣实验，发展学生对科学的好奇心与求知欲。
(2)让学生具有勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
(3)有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索与日常生活有关的物理问题。
(4)关心科技发展，有将科学服务于人类的意识。
六、实验教学内容本节课是学生学习了静电场之后的一个重要应用，我通过“自制电容器储存电荷和电能”的趣味实验引入新课，并展示电容器在生活中的广泛应用，让学生在充满怀疑和极大兴趣中走入新课的学习。
通过“自制电容器充放电演示装置”的演示，让学生轻松得到相应的知识。
