通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力【教材分析】 安培力的方向和大小是本节重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者的空间关系是本节难点。安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向度垂直，但电流方向与磁感应强度方向可以任意角度；当电流方向与磁感应强度方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆。另外，空间想象能力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图、剖面图，需要一定量的训练巩固。【教学目标】 (一)知识与技能1知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题。2会用安培力公式FBIL解答有关问题知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL。3了解磁电式电流表的内部构造的原理。(二)过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的空间想象能力。(三)情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。教学重点难点 重点：安培力的方向确定和大小的计算。难点：左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用)。教学用具 磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。【设计思想】整节课主要采用布鲁纳倡导的“发现法”，结合实验探究总结磁场对通电导线作用力的规律，把规律的得出过程和方法放在首位，把学生的情感价值体验放在重要位置。总体教学布局如下表：整体串行处理演示实验：探究影响安培力方向的因素及安培力方向的确定方案设计：控制变量法只改变磁场方向只改变电流方向个性分析，共性归纳左手定则师生共同总结归纳本节实验过程及知识要点局部并行处理实验验证：同时改变磁场和电流方向左手定则应用：通电直导线间的作用力安培力的大小I与B方向平行I与B斜交成归纳通式I与B垂直磁电式电流表【教学过程】（一）课前导学让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。 过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。 （二）新课讲解-第四节、磁场对通电导线的作用力 安培力：磁场对电流的作用力. 安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献人们为了纪念他。（二）质疑讨论1、安培力的方向问题1：安培力的方向与什么因素有关呢？探究演示：如图所示，连接好电路。【实验】（1）改变电流的方向，观察发生的现象。【现象】导体向相反的方向运动。【实验】（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。【现象】导体又向相反的方向运动。【结论】（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。问题2：如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律左手定则。左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 例：判断下图中导线A所受磁场力的方向。 问题3：通电平行直导线间的作用力方向如何呢？探究演示：如图所示，连接好电路。【实验】（1）电流的方向相同时，观察发生的现象。【现象】两平行导线相互靠近。【实验】（2）电流的方向相反时，观察发生的现象。【现象】两平行导线相互远离。【原因分析】如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?解析：两根导线的电流间的相互作用力是通过电流产生的磁场而作用的，要分析AB受力，必须先画出CD产生的磁场方向（如图），由左手定则可判知AB受到的磁场力指向CD；用同样方法先画出AB产生的磁场方向，可判知CD受到的磁场力指向AB，因而两同向电流是互相吸引。请大家不妨根据上述分析方法，确定一下当AB和CD两根导线中通过反向电流时，它们间相互作用力的方向如何?说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。2、安培力的大小当垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，导线在磁场中受到的安培力F=BIL，当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为零。【问题】当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角时，导线受的安培力多大呢？教师引导学生推导： ，此即为一般情况下的安培力公式。3、磁电式电流表请同学们阅读课文，然后回答： 【问题】（1）电流表主要由哪几部分组成的？学生答电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。(最基本的是磁铁和线圈)教师提示注意：a.铁芯、线圈和指针是一个整体；b.蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁芯一起)造就辐向磁场；c.观察铁芯转动时螺旋弹簧会形变。实物投影课本如图问题电流表中磁场分布有何特点呢？教师讲解电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。问题什么是均匀辐向分布呢？教师进一步讲解所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。(2)电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点：线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？使用时要特别注意什么？【问题】（4）磁电式仪表的优缺点是什么？学生答磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。4、课堂总结先由学生自主小结整理，分组展示，教师点评归纳。（三）反馈练习【例1】如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是_。A静止不动B向纸外平动CN极向纸外，S极向纸内转动DN极向纸内，S极向纸外转动【例2】将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。答案：(1)FA=_0_N.(2)FB=_0.02_N.(3)FC=_0.01_N.(4)FD=_0.02_N.说明：求安培力的大小时，要注意公式F=BIL中B与I要垂直；用左手定则判定安培力的方向时，要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直，但B与I可以成任意夹角。（四）巩固迁移如图所示，一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短y；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长y，则磁感应强度B为_A.ky/ILB.2ky/ILC.kIL/yD.2IL/ky（五）作业布置课题作业：书P94 1、3课余作