高中物理人教大綱版第二冊：152 安培力、磁感應(yīng)強度1

1、第二節(jié) 安培力 磁感應(yīng)強度本節(jié)教材分析磁感應(yīng)強度是學(xué)習(xí)安培力和洛倫茲力的基礎(chǔ).磁感應(yīng)強度矢量定量地描述了磁場的性質(zhì),跟定量描述電場性質(zhì)的電場強度矢量一樣,也是電磁學(xué)中一個重要的基本概念.但是,磁感應(yīng)強度矢量比電場強度矢量要復(fù)雜些,因為它的定義式中包含的物理量比電場強度的多;它的方向也不跟磁場力的方向一致.這種復(fù)雜性是由磁場本身的性質(zhì)決定的.為此,我們可以說明: (1)實驗表明,電流在磁場中某處受力大小與電流的方向有關(guān),其中存在電流不受力的方向和受力最大的方向.研究磁場對電流作用力時要使電流方向與磁場方向垂直.(2)實驗證明,同一電流放置到磁場中不同地方,一般說受力大小不同,反映了不同地方的磁場

2、強弱不同.(3)實驗證明,在磁場中同一地方電流受的磁場力F與電流I成正比,與導(dǎo)線長度L成正比,F與IL的比值為一常量.(4)實驗證明,在磁場中不同地方F與IL的比值一般不同.(5)可用來描述某處磁場的強弱,我們定義磁感應(yīng)強度B=.教學(xué)中應(yīng)該突出強調(diào)磁場力與電場力不同的特點:磁場力的大小與電流的方向有關(guān).B=中F的含義是電流在該處所受的最大磁場力.安培力是學(xué)習(xí)磁電式儀表的工作原理和推導(dǎo)洛倫茲力公式的基礎(chǔ).安培力是實際應(yīng)用中很重要的一種力,廣泛用于電動機、發(fā)電機、繼電器等多種設(shè)備中.因此,學(xué)好本節(jié)內(nèi)容很重要.課本從磁感應(yīng)強度B的物理意義引出載流導(dǎo)線與磁場垂直時所受安培力公式F=BIL.應(yīng)該強調(diào)F=

3、BIL的適用條件是:勻強磁場、直線電流方向與磁場方向垂直,當磁場是非勻強磁場時,通電導(dǎo)線要取得足夠短.安培力的方向可以用左手定則來判斷.應(yīng)用左手定則的條件是:電流方向垂直磁場方向.應(yīng)使學(xué)生明確:安培力方向總垂直磁場方向和電流方向是普遍規(guī)律. 教學(xué)目標一、知識目標B的定義，知道B的單位是特斯拉.2.會用磁感應(yīng)強度的定義式進行有關(guān)計算.3.知道用磁感線的疏密程度可以形象地表示磁感應(yīng)強度的大小.4.知道什么叫勻強磁場，知道勻強磁場的磁感線是分布均勻的平行線.5.知道什么是安培力.知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL.F=B

4、IL解答有關(guān)問題.7.知道左手定則的內(nèi)容，并會用它解答有關(guān)問題.二、能力目標1.通過實驗現(xiàn)象的分析,掌握新概念,培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、歸納的邏輯思維能力.2.使學(xué)生學(xué)會類比法、用比值定義物理量的方法是常見的物理方法.三、德育目標培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義觀點和實踐第一的觀點. 教學(xué)重點1.磁感應(yīng)強度概念的建立.2.安培力的計算.教學(xué)難點磁感應(yīng)強度概念的建立.教學(xué)方法對比法、實驗法、分析法.教學(xué)用具蹄形磁鐵、電源、金屬桿、導(dǎo)線、鐵架臺、投影儀、投影片.課時安排1課時教學(xué)過程一、引入新課師通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們明確了磁場的起源，規(guī)定了磁場方向，引入磁感線，形象地描述了磁場，掌握了運用安培定則確定直線電流、

5、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向等知識.磁場和電場一樣都是物質(zhì).我們在電場一章研究了電場最基本的特性及描述這一基本特性的物理量.這一節(jié)我們將按照研究電場特性類似的思路來研究磁場的特性.為此,請同學(xué)們先回答兩個問題.問題1電場最基本的特性是什么?在物理學(xué)中用哪個物理量描述這一特性?說出它的定義,寫出它的定義式.E=.問題2比值F/q描述了電場的強弱,你是怎樣理解的?生對電場中某點,F/q是一個恒量,它等于單位電荷在該點受到的電場力;對電場中不同點,比值F/qF/q越大,單位電荷在該點受到的電場力越大,這一點的電場強度越大,電場就越強.師磁場的基本特性是對放入其中的電流有力的作用,這個力叫安培力.研

6、究磁場和研究電場相類似,如果我們能知道放在磁場任何一處的任何電流的受力情況,這個磁場就研究清楚了,研究方法先從實驗入手.二、新課教學(xué)1.安培力的大小 磁感應(yīng)強度演示在磁場中通電導(dǎo)體受到安培力的作用. 如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵并列放置，可以認為磁極間的磁場是均勻的，將一根直導(dǎo)線懸掛在磁鐵的兩極間，有電流通過時導(dǎo)線將擺動一個角度，通過這個角度我們可以比較安培力的大小.步驟1先接通“2、3”，保持導(dǎo)線通電部分的長度不變,改變電流的大小.生通電導(dǎo)線長度一定時,電流越大,導(dǎo)線所受安培力就越大.“2、3”和“1、4”.生電流一定時,通電導(dǎo)線越長,安培力越大.師精確的實驗表明,當通電導(dǎo)線跟磁場的方向垂直

7、時,通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力的大小,既與導(dǎo)線的長度L成正比,又與導(dǎo)線中的電流I成正比,即與I和L的乘積IL成正比,用公式表示為F=BIL或者B=師進一步實驗表明,在給定的磁場某處當通電導(dǎo)線跟磁場方向垂直時,都有比值=恒量.那么,這個恒量也就可以用來描述磁場的強弱了.在研究電場時,電場各點的比值F/q均為恒量,表明比值F/q是由電場決定的.那么,在磁場各處比值F/IL均為恒量,這個比值是由誰決定的呢?生比值F/IL是由磁場決定的.師比值F/q的物理意義是單位電荷在電場中某點受到的電場力.那么,的物理意義是什么呢?生某處垂直于磁場方向、長1 m的導(dǎo)線通過1 A電流時受到的力.師對電場中不同點,

8、比值F/q一般不同,比值的大小可以表示電場的強弱,對于磁場的不同地方,比值F/IL一般也不同,應(yīng)該怎樣理解呢?生比值F/IL可以表示磁場的強弱.比值大,表明磁場強;比值小,表明磁場弱.師(1)介紹磁感應(yīng)強度的定義.在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線,所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強度.(2)磁感應(yīng)強度的定義式:B=(3)磁感應(yīng)強度的單位:在國際單位制中,F的單位是N,I的單位是A,L的單位是m,B的單位是T.1 T=1師請說出1 T的物理意義.生在磁場中某處垂直于磁場方向、長1 m的導(dǎo)線中通以1 A的電流,如果磁場對它施以1 N的力,通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度是1

9、T.師(1)介紹幾種磁場的磁感應(yīng)強度.×104 ×104 T;永磁鐵的磁極附近的磁感應(yīng)強度大約是103 T1 T;在電機和變壓器的鐵芯中,磁感應(yīng)強度可達0.8 T1.4 T.(2)介紹磁感應(yīng)強度的方向.磁感應(yīng)強度是矢量.磁感應(yīng)強度方向是這樣規(guī)定的:磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向,即通過該點的磁感線的切線方向.(3)電場強度的方向跟正電荷在該點的受力方向相同；磁感應(yīng)強度的方向是通電導(dǎo)線在磁場中受力的方向嗎?生不是.兩者是垂直的.師介紹磁感線形象地描述磁場中各點磁感應(yīng)強度的方向和大小.在研究電場時,引入電場線形象地描述電場中各點場強的大小和方向.同樣,我們可以從

10、磁感線了解磁感應(yīng)強度的大小和方向.在同一電場中,如何用電場線表示電場的強弱?生可以用電場線的疏密程度表示電場的強弱.電場線密,場強強;電場線疏,場強弱.師在同一磁場中,如何用磁感線表示磁感應(yīng)強度的大小?生在同一磁場的磁感線分布圖上,磁感線越密的地方,表示那里的磁感應(yīng)強度大.師(1)介紹勻強磁場.如果磁場的某一區(qū)域里,磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同,這個區(qū)域的磁場叫做勻強磁場.(2)介紹勻強磁場的產(chǎn)生方法.距離很近的兩個異名磁極之間的磁場;通電螺線管內(nèi)部的磁場.(3)勻強磁場的磁感線特點.勻強磁場的磁感線是間距相等的平行線.師介紹安培力的大小.在勻強磁場中,在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下,電

11、流所受的安培力F等于磁感應(yīng)強度B、電流I和導(dǎo)線長度LF=BIL請同學(xué)們思考:該公式的適用條件是什么?生通電導(dǎo)線與磁場方向垂直,磁場為勻強磁場.師該公式對非勻強磁場也適用,在這種情況下通電導(dǎo)線要取得足夠短.師安培力的方向與什么因素有關(guān)呢?演示在剛才的實驗中,改變電流的方向,觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象?生導(dǎo)線向相反的方向運動,表明安培力的方向跟電流的方向有關(guān).師調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向,觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象?生導(dǎo)線向相反的方向運動,表明安培力的方向跟磁場的方向有關(guān).師實驗表明,安培力的方向既跟磁場方向垂直,又跟電流方向垂直,即安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面.安培力的方向可以用左手定

12、則來判斷.投影左手定則.伸開左手,使大拇指跟其余四個手指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的四指指向電流的方向.那么,大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向.三、小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1.磁感應(yīng)強度的概念、定義式、單位、方向.2.勻強磁場的定義、產(chǎn)生方法及磁感線特點.3.安培力的定義、定義式、方向.四、作業(yè)(1)練習(xí)四、(4) (5) (6) (7)(2)閱讀本節(jié)教材五、板書設(shè)計六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計0.2 m的電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強度為0.5 T的勻強磁場中，受到的安培力大小可能是 NB.0.2 N

13、C.0.1 N2.兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中AB固定，CD可自由活動，當通以如圖所示的電流后，CD導(dǎo)線將A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ABB.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ABC.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ABD.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ABm的通電細桿ab置于傾角為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為k,有電流時，ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如左下圖所示.它的四個側(cè)視圖中標出四種可能的勻強磁場方向，其中桿ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是_. A.電荷處在電場強度為零的地方，受到的電場力一定為零B.一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為零的地方，受到的磁場力一定為零C.一小段通電導(dǎo)線

14、在某處不受磁場力的作用，則該處磁感應(yīng)強度為零D.電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場為零5.要使置于勻強磁場中通電導(dǎo)線所受的安培力增大，可采用以下方法參考答案：1.解析：安培力的大小與I和B的夾角有關(guān)，當=90°時，F(xiàn)=BIL=0.2 N;=0°時，F(xiàn)=0，故F大小的范圍是0F2 N，故正確選項應(yīng)為B、C、D.答案：BCD2.解析：在CD上取兩點P、Q關(guān)于AB對稱，分析P、Q兩點所受安培力方向，即可作出判定.答案：D3.解析：在A圖中桿除受重力mg與支持力N外，安培力F方向水平向右，若Fcos=mgsin,則摩擦力f可以為0.在B圖中，桿重力mg豎直向下，安培力F方向豎直向上，若F=mg,則N=0，f也必定為零.在C圖中，安培力F與重力G同向，則f=(F+G)sin0在D圖中，安培力F水平向左f=Gsin+Fcos0答案：AB4.解析：由F=qE,若E=0，則F