高二物理鲁科版选修3-16.1探究磁场对电流的作用教案

1、6.1探究磁场对电流的作用一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难 点。安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向 可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常 混淆二、教学目标（-）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=8sin6。2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。3、了解磁电式电流表的工作原理。（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系左手定则。（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式尸=8sin6,使学

2、生形成认识事物规律要抓住一 般性的科学方法。2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。教学难点用左手定则判定安培力的方向。四、学情分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向 可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常 混淆五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案 演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线

3、七、课时安排：1课时八、教学过程（-）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标通过第二吊j的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。安培在这方面的研究 做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。这行 课我们对安培力作进一步的讨论。（三）合作探窕、精讲点播进行新课探究磁场对电流的作用（板书）我们已经了解到通电直导线垂直磁场方向放入磁场，它将受到磁场力的作用，这种力 叫做安培力。安培力的大小与哪些因素有关？根据实验可以得出：F=BIL当通电导线平行磁场方向放入磁场中，它所受的磁场力为零。看来运用尸 =3比来计算 磁场对电流的作用力的大小是有条件的，必须满足

4、LB.磁场力方向的确定，由左手定则来判断。提问：如果通电导线与磁感应强度的夹角为8时，如图1所示磁场力的大小是多少？ 怎样计算？让学生讨论得出正确的结果。我们已知，当L_L3时，通电导线受磁场力最大，F=BIL,而当L8时日），启发学 生将8分解成垂直L的心和平行L的B”，因平行L的B对导线作用力为零，所以实际上 磁场8对导线L的作用力就是它的垂直分量儿对导线的作用力，如图2所示.即Bi=Bsin 囱2F=ILB.=/LBsni8磁场对电流的作用力安培力（板书）大小：F=/LBsin6 （9是L、8间夹角）方向：由左手定则确定。黑板上演算题：下列图3中的通电导线长均为G20cm,通电电流强度均

5、为/=5A,它们放入磁感应强度均为8=0.8T的匀强磁场中，求它们所受磁场力（安培力）。图3让五个同学上黑板上做，其他同学在课堂练习本上做，若有做错的，讲明错在哪儿, 正确解应是多少，并把判断和描述磁场力方向的方法再给学生讲解一下（如图4示）。M M X X=0.8X0.5X0.2=0. 8NM M X X=0.8X0.5X0.2F 二 BILsin3r =0.8X5X0.2X0.5 =0.4HF=BIL=0,8X5X0.2 =0.8HB=0.8X5X0.2X=0.4-XJN 图4F=BIL=0.8X5X0.2F=BIL=0,8X5X0.2 =0.8HB=0.8X5X0.2X=0.4-XJN

6、图4F=BIL=0.8X5X0.2(1)电动机教师：引导学生.观察直流电动机的模型，与同学讨论并思考直流电动机为什么会转动。参 与并观察直流电动机的组装过程，了解直流电动机的启动。探究改变电动机转速的方法。【实验与探究】(1) 了解直流电动机为什么会转动(2)通过观察组装直流电动机的过程了解其的结构和原理(3)直流电动机的启动(4)直流电动机转速的调行注：同时通过课件演示直流电动机模型【说明】(1)直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的 调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机。如：无轨电车和电气机 车都是用直流电动机来开动的。(2)简单介

7、绍常见的几种直流电动机模型以及大型的直流电动机的生产和维修过程。总结：1、电动机的分类：直流电动机电动机r单相交流电动机、交流电动机，I三相交流电动机2、直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调h.它的转速。（2）磁电式电表电流表的组成及磁场分布电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁 和线圈）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 福向磁场：c、铁芯转动时螺旋弹簧会形变。投影电流表中磁场分布的特点：电流表中的磁场在磁铁与铁芯之间是均匀辐向分

8、布的.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？使用时要特别注意什么？例1.两根平行输电线，其上的电流反向，试画出它们之间的相互作用力。分析：如图5所示，A、8两根输电线，电流方向相反。通电导线5处在通电导线A产生的磁场中，受到A产生的磁场的磁场力作用；通电导线A处在通电导线8产生的磁场 中，受到8产生的磁场的磁场力作用。我们可以先用安培定则确定通电导线8在导线A处 的磁场方向8b，再用左手定则确定通电导线A受到的磁场力Fa的方向；同理，再用安培定 则先确定通电导线A在导线B处的磁场方向8a，再用左手

9、定则确定通电导线B受到的磁场 力凡的方向。经分析得出反向电流的两根平行导线间存在的相互作用力是斥力。完成上述分析，可以让同学在课堂作业本上画出电流方向相同的平行导线间的相互作 用力，自己得出同向电流的两根平行导线间存在的相互作用是引力。例2.斜角为8=30。的光滑导体滑轨A和4上端接入一电动势=3V、内阻不计的电 源，滑轨间距为L=10厘米，将一个质量为?=30g,电阻R=0.5C的金属棒水平放置在滑轨 上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在 滑轨上，如图6,求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？解：合上开关S后金属棒上有电流流过，且金属棒保

10、持静止，由闭合电路欧姆定律=6A金属棒静止在滑轨上，它受到重力取编和滑轮支持力的作用，因轨道光滑，仅此二力 金属棒不可能平衡，它必然还受到垂直于滑轨平面的磁场的安培力作用才能平衡，根据题意 和左手定则判断出，磁场方向垂直滑轨面斜向下，金属棒受到磁场的安培力沿斜而向上，如图7所示，由进一步受力分析得出，若金属棒平衡，则它受到的安培力E应与重力沿斜面向下的分量加gsin。大小相等，方向相反：F-mgsiii0=O又F=BIL代入得B/L=mgsin0n mgsini9 0 03 乂10 乂0.5 八B = =0.25TIL 6x0.1例3如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中A8固定，C

11、D能自由活动, 当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线co将（从纸外向纸内看）（）A.顺时针方向转动同时靠近导线A8B.逆时针方向转动同时离开导线ABC.顺时针方向转动同时离开导线A8D.逆时针方向转动同时靠近导线A8解析 根据电流元分析法，把CD的电流等效成CO、0。两段电流.由安培定则画出C。、 OD所在位置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO. OD受力如图甲所示，可见导线 。逆时针转动.由特殊位置分析法，让。逆时针转动90。，如图乙，并画出CO此时位置，A8电流的磁感 线分布，据左手定则可判断。受力垂直于纸而向里，可见导线CQ靠近导线43, D正确. 答案D 思维提升：判定安培力作

12、用下物体的运动方向有以下几种方法：电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方 向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向.特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方 向.(3)等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线 管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.(4)利用结论法两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势.利用这些结论分析，可事半功倍. 课堂检测.下面的四个图显

13、示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()答案c.关于通电导线所受安培力厂的方向、磁感应强度3的方向和电流/的方向之间的关系， 下列说法正确的是（）A. F、B、/三者必须保持相互垂直B.尸必须垂直8、/,但& /可以不相互垂直5必须垂直F、I,但F、/可以不相互垂直/必须垂直尸、氏但F、8可以不相互垂直答案B解析 安培力F总是与磁感应强度B和电流/决定的平而垂直，但8与/（即导线）可以垂直, 也可以不垂直，通电导线受安培力时，力厂与磁场及导线都是垂直的，故A、C、D均错， B正确.3.如图所示，固定不动的绝缘直导线皿和可以自由移动的矩形线框反“位于同一平面内，加与加、儿边平行且离温边较近

14、.当导线，中通以向上的电流，线框中通以顺时针方 向的电流时，线框的运动情况是（）A.向左运动B.向右运动C.以皿为轴转动D.静止不动答案B解析 线框中通有电流，/和灰、两导线同时受到通电导线，加的作用力，故可知B选项正 确.4.通有电流的导线乙、处在同一平面（纸而）内，心是固定的，心可绕垂直纸面的固定转轴 。转动（0为左的中心），各自的电流方向如图所示.下列哪种情况将会发生（）A.因上不受磁场力的作用，故心不动B.因上、下两部分所受的磁场力平衡，故上不动C.七绕轴。按顺时针方向转动D.上绕轴。按逆时针方向转动答案D解析 由右手螺旋定则可知导线心的上方的磁场的方向为垂直纸而向外，且离导线L的距 离越远的地方，磁场越弱，导线心上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于。点 的下方磁场较强，则安培力较大，因此心绕轴O按逆时针方向转动，D选项对.课堂小结.当通电直导线垂直磁场方向放入磁场