安培力磁感应强度（教学设计）

1、安培力 磁感应强度教学设计【教学目标】1知识与技能（1）知道决定安培力的大小相关因素,会用计算通电导线垂直磁场时安培力的大小。（2）理解磁感应强度的定义,的大小，并会借助于磁感线来确定磁感应强度的方向。了解什么是匀强磁场。（3）知道磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,会用左手定则判断三者中任一个方向。2过程与方法（1）让学生通过类比电场强度的比值定义法,来定义磁感应强度的大小（2）运用控制变量法、理想实验法设计实验，练习在实验观察的基础上，记录实验现象、归纳试验结果， 并经过合理的等效推论，得出安培力的大小的计算式，培养学生的探究能力。（3）通过磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间

2、的关系的实验，会归纳出左手定则，培养学生的形 象思维和空间建构能力。3情感、态度与价值观通过对磁感应强度和左手定则的探究过程让学生体会物理学的研究方法，领略自然科学的无穷魅力【重点难点】重点：1、安培力大小的定量算式 2、磁感应强度的定义 3、左手定则 难点：磁感应强度的定义及其理解【教学仪器】 U形磁铁3块 线框 1个 轻质短直导线1根 导轨1个 铁架台1台 学生电源1台 干电池1节 滑动变阻器1个 电键1个 导线若干 实物投影仪1台 电脑1台 【教学过程】复习引入1 提问：磁场的基本性质是什么？2 引入:上节课我们借助于磁感线来形象地描述磁场,定性地反映磁场强弱的分布情况.那么,如何定量地

3、描述磁场的强弱呢? 回顾电场强度的定义方法,并请学生边复习边在“表二”填空，同时对磁场作类比分析,选定磁场试探物通电导线，引导学生从电流在磁场中受力着手去研究。 明确探究任务：（1）磁场对电流的作用力（安培力）大小跟什么因素有关？方向如何判定？ （2）如何描述磁场的强弱？ 新课教学一、 安培力：NS1、定义：磁场对电流的作用力叫安培力。2、请学生猜想：安培力大小的与那些因素相关？（并可能因素填入“表一”） 先请学生思考作答，回答不全面，教师可引导、补充。 得出可能的因素有：导线在磁场中放置的方位 导线的长度L 电流的大小I 磁场强弱3、实验探究：决定安培力大小的相关因素师：实验电路图及实验器材

4、介绍，并强调把放在磁场中的那部分导体作为我们的研究对象。 师：我们如何把研究多个变量之间关系的复杂问题变的简单？ 生：采用控制变量法。实验一：控制电流的大小I、导线的长度L和磁场强弱不变，改变导线在磁场中放置的方位，研究电流方向与磁场方向的夹角与安培力大小的关系。教师演示实验，学生记录实验现象，并填入“表一”中。 实验结果： 当电流与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大； 当电流与磁场方向平行时，电流所受的安培力最小，等于零； 当电流与磁场方向成任意角度时，电流所受的安培力介于最大值和最小值之间。 指出：本节课我们来研究电流方向与磁场方向垂直这一特殊情况下，安培力跟哪些因素有关。实验二：控制导

5、线在磁场中放置的方位、导线的长度L和磁场强弱不变，改变电流 的大小I，研究电流 I 与安培力大小的关系。 教师按照右图进行演示实验。 学生观看演示实验，记录实验现象、归纳实验结论，并填入“表一”。 实验现象：增大I，偏角变大 实验结论：当处在磁场中的导体长度 L 一定时，电流 I 增大时，安培力 F 也增大。实验三：研究导线的长度 L 与安培力大小的关系。 教师按照右图进行演示实验。 学生观看演示实验，记录实验现象、归纳实验结论，并填入“表一” 实验现象：增大L，偏角变大 实验结论：当电流 I 一定时，处在磁场中的导体长度 L 增大时，安培力 F 也增大。综合归纳： 通电导线与磁场平行时，受到

6、的安培力最小，垂直时安培力最大； 通电导线与磁场垂直时，电流I 越大，安培力F 越大； 通电导线与磁场垂直时，导线L 越长，安培力F 越大。 师：实验证明我们的猜想是正确的。然而，安培力跟电流大小I处在磁场中的导线长度L有何定量关系呢？（要学生一下子回答这个问题，有一定的难度，教师引导学生分析刚才的实验）逻辑推理：在实验三中，假设我们实验中的电流增加了一倍，从导体受力的角度看，等效于两个与原来相同的导体所受的力（相当于两个导体并联）。在探究二中，我们导体的长度增加了一倍，从导体受力的角度看，等效于两个与原来相同的两个导体所受的力（相当于两个导体串联）。多媒体投影上述逻辑推理过程，在教师的引导下

7、让学生归纳出、，进而得出。教师指导学生看课本P174第二段：精确的实验研究表明：通电导线在磁场中受到的安培力F 的大小，既与导线的长度L 成正比，又与导线中的电流I 成正比，即与I和L的乘积 IL 成正比。即：，或我们的推理与精确的实验结果是相符合的。二、 磁感应强度： 师：请学生讨论结合“表二”的项目与电场作类比，讨论比值有何物理意义？师生讨论达成共识：磁场磁性越强，比值越大，磁场磁性越弱，比值越小。指出：比值的物理意义是表示磁场的强弱，磁场越强，比值越大。我们把比值定义为一个新的物理量磁感应强度。1定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL

8、的比值叫做磁感应强度。用符号B 表示。说明：如果各处的磁场强弱不同，仍然可用上述方法研究磁场，只是要用一段特别短电流很小的通电导线来研究磁场，类似于电场中的试探电荷。2公式：（定义式）（量度式）问题：有人根据BF/IL 提出：磁场中某点的磁感应强度B 跟磁场力F 成正比，跟电流强度I 和导线长度L 的乘积IL 成反比，这种提法是否正确？为什么？ 分析：磁感应强度反映了磁场本身的性质，与安培力的大小无关，与电流大小、导线的长度也无关，甚至与有没有通电导线处在磁场中也无关。只是一个定义式，或者说量度式，并非决定式。3单位：国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。 的物理意义：在磁

9、场中某处垂直于磁场方向、长1m的导线中通以1A的电流，如果磁场对它施以1N的力，则通电导线所在处的磁感应强度是1T。常见的地磁场磁感应强度大约是3×105T7×105T，永磁铁磁极附近的磁感应强度大约是103T1T。在电机的变压器铁芯中，磁感应强度可达0.8T1.4T。4方向：磁感应强度是矢量，把磁场的方向定义为磁感应强度的方向。5磁场的形象表示：用磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小。6匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场就是匀强磁场。产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁

10、场。 匀强磁场的磁感线分布特点：间距相等的平行线。三、 安培力的大小及方向：1大小：在匀强磁场中，在通电导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受的安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积，写成公式： 注意公式的适用条件： 通电导线要与磁场垂直；（） 适用于匀强磁场中，若不是匀强磁场，则还要求导线很短。2方向：我们再来看看刚才的实验，通过实验的方法确定安培力的方向。师：在初中我们已经学过，安培力的方向跟磁场的方向有关，跟电流的方向有关，我们要研究它们之间的关系应该如何控制实验条件？生：可以先保持电流的方向不变，而改变磁场的方向，观察安培力的方向有何变化；再保持磁场的方向不变，改变电流的

11、方向，观察安培力的方向有何变化。教师演示实验，学生观察、记录（实验记录如右图1、2、3，图4可以留给学生猜想得出答案）。师：同学们仔细观察一下，安培力的方向与电流的方向有何关系？安培力的方向与磁场的方向有何关系？大家可以相互讨论一下。 学生通过仔细观察、相互讨论得出：安培力的方向与电流的方向垂直，安培力的方向与磁场的方向垂直。安培力的方向既跟电流的方向垂直，又跟磁场的方向垂直，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。如何判断安培力的方向呢？通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：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

12、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。巩固练习判断下图中导线A所受磁场力的方向。课堂小结通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：1通过实验探究得出安培力与电流I导体长度L的乘积IL成正比。2磁感应强度的概念、定义式、单位、方向，匀强磁场的概念、特点。3安培力的计算、方向判定。课后作业练习二5 、7板书设计 安培力 磁感应强度 一、安培力1. 定义：2. 大小：3. 方向：左手定则二、磁感应强度1定义：2公式：（定义式）（量度式）3单位：特斯拉，简称特，符号是T4. 方向：与磁场方向一致5. 匀强

13、磁场 表一 实验探究:安培力大小的与哪些因素有关猜想安培力大小的可能与 有关。实验方法A063实验步骤1、保持 及通电导线的 不变，改变导线与磁场 2、让通电直导线垂直于磁场方向，保持导线在磁铁中所处的位置及方向不变、处在磁场中的导体 也不变，通过移动滑动变阻器触头改变导线中 3、让通电直导线垂直于磁场方向，保持导线在磁铁中所处的位置及方向不变， 也不变，改变通电导线 。 实验现象当夹角为 时，导线 ；当夹角增大到 的过程中，导线 。通电直导线垂直于磁场方向时，导线摆动的角度大小随 的改变而改变， 越大，摆角 ； 越小，摆角 通电直导线垂直于磁场方向时，导线摆动的角度大小随通电导线的 而改变，导线 ，摆角 ；导线 ，摆角 实验结果即电流与磁场方向 时不受安培力作用；即电流与磁场方向 时，所受安培力 ；不 也不 时，安培力大小介于 之间通电直导线垂直于磁场方向时，它受到的安培力的大小跟 有关， 越大，安培力 ； 越小，安培力 通电直导线受到的安培力的大小跟通电导线在磁场中的 有关，导线 ，安培力 ；导线 ，安培力 实验结论通电直导线垂直于磁场方向时：安培力的大小与 、 有关， 表二： 磁场强弱的定量描述 电 场磁 场场的性质对放入电场中的 有力的作用对放入磁场中的 有力的作用探测场强弱的试探物 场强弱的定量描述1、将已知电量为q的点电荷