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1、場(chǎng)·磁現(xiàn)象的電本質(zhì)·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1在物理知識(shí)方面要求:(1)了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì);(2)了解磁性材料及其應(yīng)用。2通過(guò)對(duì)安培分子電流假說(shuō)的講述,一方面要使學(xué)生了解科學(xué)假設(shè)的提出要有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想,另一方面也要使學(xué)生了解假說(shuō)是科學(xué)發(fā)展的形式,假說(shuō)是否正確要看能否解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,導(dǎo)出的結(jié)論是否符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。安培假說(shuō)已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí),假說(shuō)上升為理論安培分子電流理論。教學(xué)中要向?qū)W生滲透科學(xué)的研究方法。二、教學(xué)重點(diǎn)磁鐵的磁場(chǎng)也是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。三、教具1演示軟磁鐵被磁化的實(shí)驗(yàn):鐵架臺(tái),條形磁鐵,軟鐵棒,大頭針。2演示磁性材料的實(shí)驗(yàn):電源,通電螺線(xiàn)管,可被輕繩吊起的
2、小磁針,塑料棒,銅棒,鉛棒,軟鐵棒,硅鋼棒,揚(yáng)聲器,磁電式儀表,繼電器,變壓器。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)復(fù)習(xí)提問(wèn)1從上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道了用幾種方法可以產(chǎn)生磁場(chǎng)?回答:磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng),電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。2請(qǐng)學(xué)生在黑板上畫(huà)出條形磁鐵和通電螺線(xiàn)管周?chē)拇艌?chǎng)。(二)引入新課及講授新課磁極和電流能夠同樣產(chǎn)生磁場(chǎng),通電螺線(xiàn)管和條形磁鐵周?chē)拇艌?chǎng)又是那么相似,這些現(xiàn)象使我們想到,磁極的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)是不是有相同的起源?導(dǎo)體中的電流是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的,因而不難理解,通電導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。介紹美國(guó)科學(xué)家羅蘭的實(shí)驗(yàn):羅蘭把大量的電荷加在一個(gè)橡膠圓盤(pán)上,然后使圓盤(pán)繞中心高速轉(zhuǎn)動(dòng),在盤(pán)的附近用小磁針來(lái)檢
3、驗(yàn)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)小磁針果然發(fā)生了偏轉(zhuǎn),而且改變盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向或改變電荷的正負(fù)時(shí),小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變,磁針偏轉(zhuǎn)方向跟運(yùn)動(dòng)電荷所形成的電流方向間的關(guān)系同樣符合安培定則。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了運(yùn)動(dòng)電荷確實(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁鐵的磁場(chǎng)是否也是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的呢?法國(guó)科學(xué)家安培根據(jù)環(huán)形電流的磁場(chǎng)和磁鐵相似提出了著名的分子電流假說(shuō)。讓學(xué)生看書(shū)(必修本)p71p72。板書(shū):1安培分子電流假說(shuō)指出:安培分子電流假說(shuō)是說(shuō)明科學(xué)假說(shuō)在人們認(rèn)識(shí)自然奧秘中重要作用的范例。安培提出分子假說(shuō)的時(shí)代,人們并不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),但安培的指導(dǎo)思想是電與磁的同一性,安培抓住了通電螺線(xiàn)管與條形磁鐵相似的事實(shí)大膽提出分子電流假說(shuō)。
4、他的假說(shuō)不僅有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想,而且能夠解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,被證實(shí)是正確的。讓學(xué)生用安培分子電流假說(shuō)解釋以下幾種現(xiàn)象:(1)軟鐵棒被磁化。演示:夾在鐵架臺(tái)上的軟鐵棒被條形磁鐵磁化后可以吸起大頭針。(2)磁鐵受到高溫或猛烈的敲擊為什么會(huì)失去磁性?讓學(xué)生自己歸納出磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。(板書(shū))2磁現(xiàn)象的電本質(zhì):運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)產(chǎn)生磁場(chǎng)力的作用,所有的磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(電流)之間通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用。關(guān)于磁性材料的教學(xué):演示實(shí)驗(yàn)。通電螺線(xiàn)管的上方吊起小磁針,在螺線(xiàn)管中分別插入塑料棒、銅棒、鉛棒等材料時(shí),觀察小磁針偏轉(zhuǎn)??梢?jiàn),它們的插入對(duì)磁場(chǎng)影響較小。當(dāng)插入軟鐵
5、棒、硅鋼棒時(shí),觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況,可見(jiàn)磁場(chǎng)增加很多。而后向?qū)W生指出:大多數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響都很小,只有少數(shù)幾種材料如鐵、鎳、鈷及一些合金材料等才能對(duì)磁場(chǎng)影響較大,它們能使磁場(chǎng)增加幾千倍,甚至上百萬(wàn)倍,這種材料叫鐵磁性材料。向?qū)W生同時(shí)展示揚(yáng)聲器、電磁式儀表中的永磁鐵、繼電器、變壓器中的硅鋼片。提出問(wèn)題:(1)什么時(shí)候用硬磁性材料?(2)什么時(shí)候用軟磁性材料?啟發(fā)學(xué)生自己歸納。提出問(wèn)題:非鐵磁性材料是否有用?啟發(fā)學(xué)生想到,手表式指南針的表殼要用非鐵磁性材料來(lái)做。(三)習(xí)題課部分例1如圖所示,放在通電螺線(xiàn)內(nèi)部中間處的小磁針,靜止時(shí)N極指向右,試判斷電源的正負(fù)極。分析和解答:小磁針N極的指向即為該處
6、的磁場(chǎng)方向,所以在螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)由ab,根據(jù)安培定則可判斷電流由電源的c端流出,由d端流入。故c端為正極,d端為負(fù)極。注意:不要錯(cuò)誤認(rèn)為螺線(xiàn)管b端吸引小磁針的N極就相當(dāng)于條形磁鐵的南極,關(guān)鍵要分清螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)分布。例2如圖所示,若一束電子沿y軸正方向移動(dòng),則在z軸上某點(diǎn)A的磁場(chǎng)方應(yīng)該是 A沿x軸的正向B沿x軸的負(fù)向C沿z軸的正向D沿z軸的負(fù)向分析和解答:電子沿y軸正方向移動(dòng),相當(dāng)于電流方向沿y軸負(fù)方向,根據(jù)安培定則可判斷在z軸上的A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向應(yīng)該沿x軸負(fù)方向。故選B。(四)小結(jié)本節(jié)要點(diǎn)1安培分子假說(shuō):物質(zhì)微粒內(nèi)部
7、存在著環(huán)形分子電流。2安培分子假說(shuō)對(duì)各種磁現(xiàn)象的解釋?zhuān)悍肿与娏魅∠螂s亂無(wú)章時(shí)無(wú)磁性;分子電流取向大致相同時(shí)有磁性。3磁現(xiàn)象的電本質(zhì):磁鐵和電流的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。(五)布置作業(yè)1完成書(shū)后p.73p.74(1)(2)(3)(4)。2自制一個(gè)指南針,并完成p.74小實(shí)驗(yàn)。五、說(shuō)明1安培分子假說(shuō)是說(shuō)明科學(xué)假說(shuō)在人們認(rèn)識(shí)自然奧秘中重要作用的范例。安培提出分子假設(shè)時(shí)人們還不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),但安培的指導(dǎo)思想是電與磁的統(tǒng)一性。電與磁的統(tǒng)一是一個(gè)非常重要的思想,這個(gè)思想引導(dǎo)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),引導(dǎo)法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,最后引導(dǎo)麥克斯韋建立了統(tǒng)一的電磁場(chǎng)理論。安培抓住了通電螺線(xiàn)管與條形磁
8、鐵磁場(chǎng)相似的事實(shí)大膽提出分子電流假說(shuō)。安培的思路對(duì)人們有極大的啟發(fā)。我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)有意向?qū)W生滲透這種科學(xué)的研究方法,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力很有好處。2教材中對(duì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)表述要注意不要說(shuō)成一切磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的,在后邊我們介紹麥克斯韋電磁理論時(shí),還要指出“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”。 磁場(chǎng)·磁感應(yīng)強(qiáng)度·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義和磁通量的定義。2掌握利用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行計(jì)算。3掌握在勻強(qiáng)電場(chǎng)中通過(guò)面積S的磁通量的計(jì)算。4搞清楚磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)力,磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量的區(qū)別和聯(lián)系。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1該節(jié)課的重點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的
9、概念。2磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義是有條件的,它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)L與磁3磁通量概念的建立也是一個(gè)難點(diǎn),講解時(shí),要引入磁感線(xiàn)來(lái)幫助學(xué)生理解和掌握。三、教具1通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力演示。2電流天平。(選用)3掛圖(磁感線(xiàn)、磁通量用)。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)引入新課提問(wèn):什么是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)?應(yīng)答:運(yùn)動(dòng)電荷(電流)在自己周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或電流有力的作用,磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發(fā)生相互作用都可以看成是運(yùn)動(dòng)電荷之間通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生相互作用。這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,我們引入一個(gè)新的物理量:磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們都知道電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的特性的,那么磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述
10、磁場(chǎng)力特性的物理量,因此我們可以用類(lèi)比的方法得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義來(lái)。提問(wèn):電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的?應(yīng)答:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向。(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1磁感應(yīng)強(qiáng)度(板書(shū))通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出結(jié)論,當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用。對(duì)于同一磁場(chǎng),當(dāng)電流加倍時(shí),通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力也加倍,這說(shuō)明通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力與通過(guò)它的電流強(qiáng)度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度加倍時(shí),它受到的磁場(chǎng)力也加倍,這說(shuō)明通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)也成正比。對(duì)于磁場(chǎng)中某處來(lái)說(shuō),通電導(dǎo)線(xiàn)在該處受的磁場(chǎng)力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量,它與
11、電流強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的大小均無(wú)關(guān)。在磁場(chǎng)中不同位置,這個(gè)比值可能各不相同,因此,這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。提問(wèn):類(lèi)比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義,誰(shuí)能根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)用一句話(huà)來(lái)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度,用B來(lái)表示,并寫(xiě)出它的定義式?;卮穑捍艌?chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于通電直導(dǎo)線(xiàn)在該處所受磁場(chǎng)力F與通電電流和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度乘積IL的比。定義式為再問(wèn):通電直導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)怎樣放入磁場(chǎng)?應(yīng)答:通電直導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向。指出前面的回答對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的論述是不嚴(yán)密的。(不管學(xué)生回答的嚴(yán)密不嚴(yán)密)應(yīng)強(qiáng)調(diào)通電直導(dǎo)線(xiàn)必須在垂直磁場(chǎng)方向的條件下,該定義才成立。在測(cè)量精度要求允許的條件下,在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)足夠短,可以近似地看成一個(gè)點(diǎn),在該點(diǎn)附近
12、的磁場(chǎng)也可近似地看成小結(jié):(板書(shū))(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線(xiàn),受到的磁場(chǎng)力F,跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式(定義式):(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位(板書(shū))在國(guó)際單位制中,B的單位是特斯拉(T),由B的定義式可知:(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向(板書(shū))磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,不但有大小,而且有方向,其方向即為該處磁場(chǎng)方向。順便說(shuō)明,一般的永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.5T左右,地球表面的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為5.0×10-5T。練習(xí)1勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)2cm的通電導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向,當(dāng)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流為2A時(shí),它受到的磁
13、場(chǎng)力大小為4×10-3N,問(wèn):該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?(讓學(xué)生回答)應(yīng)答:根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計(jì)算中要統(tǒng)一單位,計(jì)算中必須運(yùn)用國(guó)際單位。再問(wèn):若上題中,電流不變,導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度減小到1cm,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?若導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)不變,電流增大為5A,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?引導(dǎo)學(xué)生討論,得出正確的答案:2×10-3N,0.1T;1×10-2N,0.1T,并指出,某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度由建立該磁場(chǎng)的場(chǎng)電流情況和該點(diǎn)的空間位置來(lái)決定,與檢驗(yàn)通電直導(dǎo)線(xiàn)的電流強(qiáng)度大小、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。練習(xí)2檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o(wú)電場(chǎng)存在,可以用什么方法?檢驗(yàn)
14、某處有無(wú)磁場(chǎng)存在,可以用什么方法?回答:檢驗(yàn)有無(wú)電場(chǎng)存在,可用檢驗(yàn)電荷,把檢驗(yàn)電荷放在被檢驗(yàn)處,若該檢驗(yàn)電荷受到電場(chǎng)力作用,則該處有電場(chǎng)存在,場(chǎng)強(qiáng)不為零;若該檢驗(yàn)電荷沒(méi)有受到電場(chǎng)力作用,該處沒(méi)有電場(chǎng)存在或該處場(chǎng)強(qiáng)為零。檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o(wú)磁場(chǎng)存在,可用“檢驗(yàn)電流”,把通電導(dǎo)線(xiàn)放在被檢驗(yàn)處,若該通電導(dǎo)線(xiàn)受磁場(chǎng)力作用,則該處有磁場(chǎng)存在,磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零;若該通電導(dǎo)線(xiàn)不受磁場(chǎng)力作用,則該處無(wú)磁場(chǎng)存在,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。追問(wèn):如果通電導(dǎo)線(xiàn)不受磁場(chǎng)力,該處是一定不存在磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎?引導(dǎo)學(xué)生討論,得出“不一定”的正確結(jié)果。因?yàn)楫?dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)方向放在磁場(chǎng)中,它是不受磁場(chǎng)力作用的(這是實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)
15、論)。再次強(qiáng)調(diào)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的條件:通電直導(dǎo)線(xiàn)必須垂直磁場(chǎng)方向放置。再問(wèn):如何利用通電導(dǎo)線(xiàn)檢驗(yàn)?zāi)程幋艌?chǎng)的存在與否呢?應(yīng)答:可以改變通電導(dǎo)線(xiàn)的方向,若在各個(gè)方向均不受磁場(chǎng)力作用,則該處沒(méi)有磁場(chǎng)。再問(wèn):在通電導(dǎo)線(xiàn)在不同方法檢測(cè),至少檢測(cè)幾次就可確定該處沒(méi)有磁場(chǎng)存在?應(yīng)答:至少在相互垂直的兩個(gè)方向上檢測(cè)兩次。先將其放在任意方向檢測(cè),若此時(shí)其不受磁場(chǎng)力作用,則再將通電導(dǎo)線(xiàn)沿垂直剛才的方向放置,若此時(shí)其仍不受磁場(chǎng)力作用,則說(shuō)明該處無(wú)磁場(chǎng)存在。2磁感線(xiàn)(板書(shū))磁感線(xiàn)和電場(chǎng)線(xiàn)一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線(xiàn),磁感線(xiàn)上各點(diǎn)的切線(xiàn)方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向,磁感線(xiàn)的密疏,反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
16、。通過(guò)掛圖應(yīng)讓學(xué)生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線(xiàn)電流、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管的磁感線(xiàn)的分布,并正確地用“右手”安培定則判斷直線(xiàn)電流、環(huán)形電流和通電螺線(xiàn)管的磁感線(xiàn)方向與電流方向的關(guān)系。3磁通量(板書(shū))磁感線(xiàn)和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。為了定量地確定磁感線(xiàn)的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系,規(guī)定:在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線(xiàn)的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫(huà)磁感線(xiàn)可以按上述規(guī)定的任意倍來(lái)畫(huà)圖,這種畫(huà)法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,方向的分布,不能通過(guò)每平方米的磁感線(xiàn)數(shù)來(lái)得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。提問(wèn):各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向、大小均相同的電場(chǎng)叫什么電場(chǎng)?這種電場(chǎng)電場(chǎng)線(xiàn)的分布有什么特點(diǎn)
17、?應(yīng)答:這種電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線(xiàn)的分布是間距相同方向一致的平行直線(xiàn)。提問(wèn):什么叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng),怎樣用磁感線(xiàn)描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)?應(yīng)答:對(duì)于某范圍內(nèi)的磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同,則該范圍內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)??梢杂瞄g距相同、方向一致的平行直線(xiàn)描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)。距離很近,相對(duì)面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場(chǎng)都可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。密繞螺線(xiàn)管中的磁場(chǎng)也可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(1)磁通量的定義(板書(shū))穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)的條數(shù),叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量,用符號(hào)表示。(2)磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系(板書(shū))因?yàn)榘辞懊娴囊?guī)定,穿過(guò)垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線(xiàn)條數(shù),等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,垂
18、直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量為=BS若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直,則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向的面上,若這兩個(gè)面間夾角為,則:=BS=BScos當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí),=90°,=0。(3)磁通量的單位(板書(shū))在國(guó)際單位中,磁通量的單位是韋伯(Wb),簡(jiǎn)稱(chēng)韋。1韋(Wb)=1特(T)×1米2(m2)由=BS,可得B=S,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于垂直于磁場(chǎng)單位面積上的磁通量,也叫做磁通密度,用韋(Wb)米2(m2)作單位。(4)磁通量是標(biāo)量(板書(shū))磁通量是標(biāo)量,只有大小,無(wú)方向。課堂練習(xí)練習(xí)3如圖所示,平面S=0.6m2,它與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的夾角=30°,若該磁場(chǎng)磁感應(yīng)
19、強(qiáng)度B=0.4T,求通過(guò)S的磁通量是多少?(可讓幾個(gè)同學(xué)同時(shí)到黑板上演算。)學(xué)生演算時(shí),常有些同學(xué)會(huì)套公式:為此再一次強(qiáng)調(diào),=BScos中的是平面S與垂直磁場(chǎng)方向平面間的夾角,在此題中它應(yīng)是的余角,所以此題的正確解法應(yīng)是=BScos(90°-)=BSsin=0.4×0.6×sin30°=0.12Wb五、說(shuō)明1用通電直導(dǎo)線(xiàn)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,若不管怎樣變化導(dǎo)線(xiàn)方向,某處通電直導(dǎo)線(xiàn)都不受電場(chǎng)力作用,嚴(yán)格地講這只能說(shuō)明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,而不能斷定該處無(wú)磁場(chǎng)。就像檢驗(yàn)電荷在某點(diǎn)不受電場(chǎng)力作用,只能說(shuō)明該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零或是合場(chǎng)強(qiáng)為零,而不能斷定該
20、點(diǎn)沒(méi)有電場(chǎng)一樣。2磁通量是標(biāo)量,它只有大小,而沒(méi)有方向。雖然從一個(gè)平面正面穿過(guò)一條磁感線(xiàn)與從反面穿過(guò)一條磁力線(xiàn)是不相等的(或說(shuō)是相反的),可用正負(fù)號(hào)表示,但這個(gè)正負(fù)只是表示磁感線(xiàn)是從哪邊穿過(guò)該平面的,而不是表示磁通量的方向。課外作業(yè):物理第三冊(cè)(選修)p224練習(xí)一。磁場(chǎng)·磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量概念。2掌握用磁感線(xiàn)描述磁場(chǎng)的方法。3了解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn),知道磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度。4采用類(lèi)比法,從電場(chǎng)強(qiáng)度概念引入分析,據(jù)比值法定義,建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力和研究問(wèn)題的方法。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁
21、場(chǎng)性質(zhì)的物理量,其概念的建立是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)。1在磁場(chǎng)中某處,垂直磁場(chǎng)方向放置的通電直導(dǎo)線(xiàn),所受的磁場(chǎng)力與其導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的恒量,即只要在磁場(chǎng)中的位置不變,若是改變垂直磁場(chǎng)方向放置的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度,或改變其中的電流強(qiáng)度,則所受的磁場(chǎng)力改變,但磁場(chǎng)力與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的,為一特定恒量,說(shuō)明該恒量反映了磁場(chǎng)在該處的性質(zhì)。如果改變磁場(chǎng)中的位置,再垂直磁場(chǎng)方向放置通電直導(dǎo)線(xiàn),其所受磁場(chǎng)力與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值又是一個(gè)不同的恒量,該恒量即反映磁場(chǎng)在這一位置場(chǎng)的性質(zhì)。磁場(chǎng)的這種性質(zhì)命名為磁感應(yīng)強(qiáng)度。這正可與電場(chǎng)類(lèi)比:放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場(chǎng)力與其電量的
22、比值是不變的恒量。它反映電場(chǎng)性質(zhì),命名為電場(chǎng)強(qiáng)度。同是比值法定義。2磁通量是指穿過(guò)某個(gè)“面”的磁感線(xiàn)條數(shù)。因此一說(shuō)磁通量必須指明是穿過(guò)哪個(gè)面的磁通量,“面”定了則面積大小定了,放在確定的磁場(chǎng)中,如果磁場(chǎng)方向與面的夾角不同,則穿過(guò)該面的磁感線(xiàn)條數(shù)不同。同樣的面積,確定的磁場(chǎng),垂直磁場(chǎng)方向放置,則穿過(guò)的磁感線(xiàn)條數(shù)最多,因此定義:垂直磁場(chǎng)方向放置的面積為S的面,其磁通量=B·S。3磁感線(xiàn)的條數(shù)不是隨意畫(huà)的,它是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小決定的。垂直磁場(chǎng)方向單位面積上的磁通量即單位面積上的磁感線(xiàn)條數(shù),叫磁通密度,B=S,即磁感應(yīng)強(qiáng)度。三、教具干電池組,U形磁鐵,水平平行裸銅線(xiàn)導(dǎo)軌,直銅棒,帶夾導(dǎo)線(xiàn)三
23、根,開(kāi)關(guān)。四、教學(xué)過(guò)程1引入新課:復(fù)習(xí)電場(chǎng),為用類(lèi)比法建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念作準(zhǔn)備。提問(wèn):電場(chǎng)的基本特性是什么?(對(duì)其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。)空間有點(diǎn)電場(chǎng)Q建立的電場(chǎng),如在其中的A點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)電荷q1,什么?(比值為恒量,反映場(chǎng)的性質(zhì),叫電場(chǎng)強(qiáng)度。)磁場(chǎng)的基本特征是什么?(對(duì)其中的電流,即通電導(dǎo)線(xiàn)有磁場(chǎng)力的作用。)對(duì)磁場(chǎng)的這種特性如何描述呢?2觀察實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)有力的作用,引導(dǎo)學(xué)生作定性分析,得出:確定的磁場(chǎng),對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用力大小與直導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L、通入電流強(qiáng)度I,以及導(dǎo)線(xiàn)上電流方向與磁場(chǎng)方向夾角有關(guān)。(1)通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到力的作用磁場(chǎng)力F。F的方向與何有關(guān)?(磁場(chǎng)方向,電流方向,左
24、手定則。)(2)如果磁場(chǎng)確定,則F的大小與何有關(guān)?如使導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行放置,F(xiàn)=?垂直放置又如何?如改變導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度,F(xiàn)如何變化?如果改變導(dǎo)線(xiàn)上的電流強(qiáng)度,F(xiàn)如何變化?總結(jié):精確的實(shí)驗(yàn)表明通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直放置在確定的磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F跟通過(guò)的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L成正比,或者說(shuō)跟I·L的乘積成正比。這就是說(shuō)無(wú)論怎樣改變電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L,乘積IL增大多少倍,則F也增大多少倍。比值FIL是恒量。如果改變?cè)诖艌?chǎng)中的位置,垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線(xiàn)FIL比值又會(huì)是新的恒量,均反映磁場(chǎng)的性質(zhì)。正如電場(chǎng)特性用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述一樣,磁場(chǎng)特性用一個(gè)新的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)描述。3板書(shū):磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)(1)
25、定義:在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn),所受到的磁場(chǎng)力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL的比值,叫做通電導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,用B表示。(2)公式:B=F(I·L)(3)矢量:B的方向與磁場(chǎng)方向,即小磁針N極受力方向相同。(4)單位:特斯拉(T)1T=1N(A·m),即垂直磁場(chǎng)方向放置的長(zhǎng)1m的導(dǎo)線(xiàn),通入電流為1A,如果受的磁場(chǎng)力為1N,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T。一般永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.4T0.7T;電機(jī)和變壓器鐵心中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T1.4T,地面附近地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.5×10-4T。4板書(shū):勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相
26、同的區(qū)域,叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。其磁感線(xiàn)平行且等距。長(zhǎng)的通電螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁場(chǎng)、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如用B=F(I·L)測(cè)定非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),所取導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)足夠短,以能反映該位置的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)。5板書(shū):磁通量()在后面的電學(xué)學(xué)習(xí)中,我們要討論穿過(guò)某一個(gè)面的磁場(chǎng)情況。我們知道,磁場(chǎng)的強(qiáng)弱(即磁感應(yīng)強(qiáng)度)可以用磁感線(xiàn)的疏密來(lái)表示。如果一個(gè)面積為S的面垂直一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置,則穿過(guò)這個(gè)面的磁感線(xiàn)的條數(shù)就是確定的。我們把B與S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量。(1)定義:面積為S,垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置,則B與S的乘積,叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量,用表示。(2)公式:=B
27、183;S(3)單位:韋伯(Wb) 1Wb=1T·m2磁通量就是表示穿過(guò)這個(gè)面的磁感線(xiàn)條數(shù)。6板書(shū):磁通密度磁通密度大,即穿過(guò)單位面積的磁感線(xiàn)條數(shù)多,一定是磁感線(xiàn)很密,7課堂小結(jié)(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度既反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱又反映了磁場(chǎng)的方向,它和磁通量都是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量,應(yīng)注意定義中所規(guī)定的條件,對(duì)其單位也應(yīng)加強(qiáng)記憶。(2)磁通量的計(jì)算很簡(jiǎn)單,只要知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所討論面的面積S,在面與磁場(chǎng)方向垂直的條件下=B·S。(不垂直可將面積做垂直磁場(chǎng)方向上的投影。)磁通量是表示穿過(guò)所討論面的磁感線(xiàn)條數(shù)的多少。在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過(guò)面的凈磁感線(xiàn)條數(shù)的多少定性判
28、斷穿過(guò)該面的磁通量的大小。例:如圖所示,在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán),試分析穿過(guò)A環(huán)、B環(huán)的磁通量誰(shuí)大。解:此題所給條件是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),不能用=B·S計(jì)算,只能比較穿過(guò)兩環(huán)的磁感線(xiàn)凈條數(shù)多少,來(lái)判斷磁通量的大小。條形磁鐵的磁感線(xiàn)是從N極出發(fā),經(jīng)外空間磁場(chǎng)由S極進(jìn)入,在磁鐵內(nèi)部的磁感線(xiàn)是從S極向N極,又因磁感線(xiàn)是閉合的平滑曲線(xiàn),所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線(xiàn)條數(shù)一樣多。從下向上穿過(guò)A、B環(huán)的磁感線(xiàn)條數(shù)一樣多,而從上向下穿過(guò)A環(huán)的磁感線(xiàn)多于B環(huán),則A環(huán)從下向上穿過(guò)的凈磁感線(xiàn)少于B環(huán),所以B環(huán)的磁通量大于A環(huán)磁通量。另外一個(gè)面積是S的面,垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置,則穿過(guò)該面的磁通量=B·
29、S。如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)180°則穿過(guò)該面的磁通量改變了2BS。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是通過(guò)類(lèi)比法和用比值法定義的方法。同學(xué)們可總結(jié)一下,我們還在什么問(wèn)題上使用過(guò)這兩種方法,從而提高自己分析問(wèn)題和研究問(wèn)題的能力磁場(chǎng)·磁場(chǎng)對(duì)電流的作用·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法。2掌握左手定則。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)是在掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的基礎(chǔ)上,掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法,并能熟練地運(yùn)用左手定則判斷通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力的方向。2計(jì)算磁場(chǎng)力時(shí),對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的不同空間位置,正確地運(yùn)用不同的三角函數(shù)和題目提供的方位角來(lái)計(jì)算是難點(diǎn)。三、主要教學(xué)過(guò)程
30、(一)引入新課復(fù)習(xí)提問(wèn):1磁感應(yīng)強(qiáng)度是由什么決定的?答:磁感應(yīng)強(qiáng)度是由產(chǎn)生磁場(chǎng)的場(chǎng)電流的大小、分布和空間位置確定的。2磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是什么?3磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式在什么條件下才成立?成立。4垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=1cm,通電電流強(qiáng)度I=10A,若它所受的磁場(chǎng)力F=5N,求(1)該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多少?(2)若導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)方向。答:因通電導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng),所以根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式5若上題中通電導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)方向放入該磁場(chǎng)中,那么磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?通電導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力是多少?答:當(dāng)電流仍為I=10A,LB時(shí),該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,仍為B=0.5T,而通電導(dǎo)線(xiàn)
31、所受磁場(chǎng)力F為零。(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(板書(shū))我們已經(jīng)了解到通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng),它將受到磁場(chǎng)力的作用,根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式可以得出:F=BIL當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中,它所受的磁場(chǎng)力為零??磥?lái)運(yùn)用F=BIL來(lái)計(jì)算磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的大小是有條件的,必須滿(mǎn)足LB。磁場(chǎng)力方向的確定,由左手定則來(lái)判斷。提問(wèn):如果通電導(dǎo)線(xiàn)與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角為時(shí),如圖1所示磁場(chǎng)力的大小是多少?怎樣計(jì)算?讓學(xué)生討論得出正確的結(jié)果。我們已知,當(dāng)LB時(shí),通電導(dǎo)線(xiàn)受磁場(chǎng)力最大,F(xiàn)=BIL,而當(dāng)LB時(shí)F=0,啟發(fā)學(xué)生將B分解成垂直L的B和平行L的B,因平行L的B對(duì)導(dǎo)線(xiàn)作用力為零,所以實(shí)際上磁
32、場(chǎng)B對(duì)導(dǎo)線(xiàn)L的作用力就是它的垂直分量B對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的作用力,如圖2所示。即FILB=ILBsin磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力(板書(shū))大?。篎=ILBsin(是L、B間夾角)方向:由左手定則確定。黑板上演算題:下列圖3中的通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)均為L(zhǎng)=20cm,通電電流強(qiáng)度均為I=5A,它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求它們所受磁場(chǎng)力(安培力)。讓五個(gè)同學(xué)上黑板上做,其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做,若有做錯(cuò)的,講明錯(cuò)在哪兒,正確解應(yīng)是多少,并把判斷和描述磁場(chǎng)力方向的方法再給學(xué)生講解一下(如圖4示)。例1兩根平行輸電線(xiàn),其上的電流反向,試畫(huà)出它們之間的相互作用力。分析:如圖5所示,A、B兩根輸電線(xiàn),電流方向相
33、反。通電導(dǎo)線(xiàn)B處在通電導(dǎo)線(xiàn)A產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,受到A產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用;通電導(dǎo)線(xiàn)A處在通電導(dǎo)線(xiàn)B產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,受到B產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用。我們可以先用安培定則確定通電導(dǎo)線(xiàn)B在導(dǎo)線(xiàn)A處的磁場(chǎng)方向BB,再用左手定則確定通電導(dǎo)線(xiàn)A受到的磁場(chǎng)力FA的方向;同理,再用安培定則先確定通電導(dǎo)線(xiàn)A在導(dǎo)線(xiàn)B處的磁場(chǎng)方向BA,再用左手定則確定通電導(dǎo)線(xiàn)B受到的磁場(chǎng)力FB的方向。經(jīng)分析得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線(xiàn)間存在的相互作用力是斥力。完成上述分析,可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫(huà)出電流方向相同的平行導(dǎo)線(xiàn)間的相互作用力,自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線(xiàn)間存在的相互作用是引力。例2斜角為=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B
34、,上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源,滑軌間距為L(zhǎng)=10厘米,將一個(gè)質(zhì)量為m=30g,電阻R=0.5的金屬棒水平放置在滑軌上,若滑軌周?chē)嬖谥怪庇诨壠矫娴膭驈?qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,金屬棒剛好靜止在滑軌上,如圖6,求滑軌周?chē)臻g的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少?解:合上開(kāi)關(guān)S后金屬棒上有電流流過(guò),且金屬棒保持靜止,由閉合電路歐姆定律金屬棒靜止在滑軌上,它受到重力mg1和滑輪支持力N的作用,因軌道光滑,僅此二力金屬棒不可能平衡,它必然還受到垂直于滑軌平面的磁場(chǎng)的安培力作用才能平衡,根據(jù)題意和左手定則判斷出,磁場(chǎng)方向垂直滑軌面斜向下,金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上,如圖7所示,由進(jìn)一步
35、受力分析得出,若金屬棒平衡,則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsin大小相等,方向相反:F-mgsin=0又 F=BIL代入得BIL=mgsin(三)課堂小結(jié)1當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力最大,F(xiàn)=BIL;當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力為零。2當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中,導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向間的夾角為時(shí),通電導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)的安培力F=ILBsin。3磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的安培力的方向,用左手定則來(lái)判斷。(其內(nèi)容在書(shū)中p226)課外作業(yè):物理第三冊(cè)(選修)p227練習(xí)二。 磁場(chǎng)·磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力·教案
36、; 一、教學(xué)目標(biāo)1在物理學(xué)知識(shí)方面的要求:(1)掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的計(jì)算方法。(2)掌握判斷安培力方向的左手定則。2通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn),總結(jié)出安培力的方向總是既和磁場(chǎng)方向垂直又和電流方向垂直。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力。3滲透物理學(xué)方法的教育:通過(guò)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直的情況,結(jié)合實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生抓住主要因素,推導(dǎo)出當(dāng)磁場(chǎng)與電流方向斜交時(shí),安培力的大小和方向。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)是使學(xué)生掌握電流在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力大小的決定因素、計(jì)算公式以及安培力方向的判定。2難點(diǎn)是磁場(chǎng)方向、電流方向、安培力方向之間的關(guān)系。磁場(chǎng)方向不一定總與電流方向垂直,但安培力一定垂直于磁感線(xiàn)與電流決定的平面。三、教具鐵
37、架臺(tái),線(xiàn)圈,導(dǎo)線(xiàn),磁鐵,電池。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)復(fù)習(xí)舊課,引入新課提問(wèn):磁感應(yīng)強(qiáng)度由什么決定?磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小如何量度?答:磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定,其大小可用來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是:B=F(IL)(通電導(dǎo)線(xiàn)垂直放置磁場(chǎng)中),所以磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可用垂直放置于該點(diǎn)的電流元所受磁場(chǎng)力的大小與該電流元的長(zhǎng)度L、電流強(qiáng)度I的乘積IL的比值來(lái)量度。提問(wèn):一根長(zhǎng)為0.1m,電流強(qiáng)度為2.0A的通電導(dǎo)線(xiàn)放置于水平方向的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。求該導(dǎo)線(xiàn)水平放置以及豎直放置時(shí)(如圖所示),所受磁場(chǎng)力各為多大?答:水平放置時(shí),磁場(chǎng)力為零。豎直放置時(shí),磁場(chǎng)力最大,大小可由B
38、=(FIL)變形得到:F=BIL=0.2N。(二)新課教學(xué)電流所受到的磁場(chǎng)力通常叫做安培力。這節(jié)課我們主要研究安培力的大小和方向。1通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中我們知道一個(gè)電流強(qiáng)度為I的電流元垂直放人磁場(chǎng)中某一點(diǎn),若電流元所受安培力為F,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=F(IL)。顯然,電流元在磁場(chǎng)中會(huì)受到F=BIL的安培力。如果磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),即磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向全相同,則上述公式也適用于長(zhǎng)通電導(dǎo)線(xiàn)。(1)電流強(qiáng)度為I,長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn),垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則該導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小F=BIL。應(yīng)注意的是:F=BIL公式成立的適用條件是通電導(dǎo)線(xiàn)要垂直放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中
39、。(2)通電導(dǎo)線(xiàn)垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,所受安培力方向的判定方法左手定則。演示實(shí)驗(yàn)如圖所示:分別改變磁場(chǎng)方向和電流方向,觀察安培力F方向的變化情況。分析與概括:通過(guò)實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向既與磁場(chǎng)方向有關(guān),又與電流方向有關(guān)。而且安培力的方向總是既垂直于磁場(chǎng)方向又垂直于電流方向。安培力的方向的判定方法左手定則:伸開(kāi)左手,大拇指跟四指垂直,且在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁感線(xiàn)垂直穿過(guò)手心。使四指指向電流方向,則拇指指向安培力的方向。例1已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)方向垂直黑板向里,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,導(dǎo)線(xiàn)中通入電流強(qiáng)度I=0.2A的電流,其方向如圖所示。若導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=0.2m,求:該導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小及方向。解
40、:因?qū)Ь€(xiàn)是垂直放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,所以安培力大小F=BIL=0.02N。安培力的方向滿(mǎn)足左手定則:在黑板平面內(nèi)且垂直于導(dǎo)線(xiàn)斜向上,如圖3所示。2通電導(dǎo)線(xiàn)斜放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(1)當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí),求導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大?。ㄈ鐖D4所示)。第一種方法:我們已經(jīng)知道當(dāng)電流方向垂直磁場(chǎng)方向時(shí),F(xiàn)=BIL;當(dāng)電流方向平行于磁場(chǎng)方向時(shí),F(xiàn)=0。所以我們可把磁感應(yīng)強(qiáng)度B進(jìn)行分解,分解為垂直電流方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量B垂直和平行于電流方向的分量B平行,而求出B垂直對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的作用力即可(如圖5所示)。由學(xué)生自己推導(dǎo):因?yàn)锽垂直=Bsin,B平行=Bcos而F垂直=ILB垂直F平行=0所以F=F垂直=ILBsin=
41、BILsin其中角為磁場(chǎng)方向與電流方向的夾角。第二種方法:既然磁場(chǎng)對(duì)平行放入其中的通電導(dǎo)線(xiàn)作用力為零,那么我們也可把電流I分解為I平行、I垂直兩個(gè)分量。求出磁場(chǎng)對(duì)I垂直的作用力的大小,即是磁場(chǎng)對(duì)整個(gè)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力大小,如圖6所示。由學(xué)生自己推導(dǎo):因?yàn)镮垂直=Isin;I平行=Icos而F垂直=BLI垂直;F平行=0所以F=F垂直=BLIsin=BILsin其中角是電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)方向的夾角。綜上所述,當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直而是成角時(shí),導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小F=BILsin。該公式普遍適用于任何方向放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)的受力情況。討論:當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角=0°時(shí),F(xiàn)=0
42、當(dāng)=90°時(shí),F(xiàn)=BIL當(dāng)0°90°時(shí), 0FBIL(2)斜放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向。再次演示前面的實(shí)驗(yàn):將導(dǎo)線(xiàn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)一個(gè)角度,使磁場(chǎng)方向不再和電流方向垂直。如圖7所示。觀察發(fā)現(xiàn):雖然電流方向轉(zhuǎn)了一個(gè)角度,但安培力方向并未改變,仍然垂直于B與I所決定的豎直平面。概括總結(jié):任意方向放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所決定的平面,但電流方向與磁場(chǎng)方向不一定垂直。例2電流強(qiáng)度為I的通電導(dǎo)線(xiàn)放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)線(xiàn)所受安培力為F,則下列說(shuō)法正確的是
43、60;
44、60; A勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力F,磁感
45、應(yīng)強(qiáng)度B及電流I,三者在方向上一定互相垂直。B若I、B方向確定,則F方向唯一確定。C若F與B方向確定,則I方向唯一確定。D若F與B方向確定,則I方向不唯一確定,但I(xiàn)一定在與F垂直的平面內(nèi)。E若F與I方向確定,則B方向唯一確定。F若F與I方向確定,則B方向不唯一確定,但B一定在與F垂直的平面內(nèi)。答案:B、D、F正確。(三)課堂小結(jié)通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小由磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B、電流強(qiáng)度大小I以及磁場(chǎng)方向與電流方向的夾角三方面因素決定。而導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向一定同時(shí)垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向,即安培力垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所決定的平面,但磁場(chǎng)方向與電流方向不一
46、定互相垂直。五、說(shuō)明1在本課教學(xué)中還應(yīng)向?qū)W生說(shuō)明,磁感應(yīng)強(qiáng)度B只由磁場(chǎng)本身決定,而導(dǎo)線(xiàn)所受安培力F由B、I、L、共同決定。2在教學(xué)中可簡(jiǎn)要說(shuō)明F=BIL公式除了適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)外,也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的電流元。 磁場(chǎng)·磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1在物理知識(shí)方面的要求:了解什么是洛侖茲力。明確通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的受力是其中運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。掌握判斷洛侖茲力方向的法則。能夠推導(dǎo)計(jì)算洛侖茲力大小的公式(f=qvBsin)。2通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)并驗(yàn)證帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力情況,借此培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析問(wèn)題的
47、能力。3引導(dǎo)學(xué)生用分析、猜想、實(shí)驗(yàn)(觀察)、理論驗(yàn)證的科學(xué)方法探求新知識(shí),增強(qiáng)他們的能力。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)使學(xué)生理解安培力產(chǎn)生的根本原因是運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的作用,并掌握計(jì)算洛侖茲力的大小、判斷洛侖茲力方向的方法。2推導(dǎo)洛侖茲力大小的計(jì)算公式(f=qvBsin)有些抽象,學(xué)生不易認(rèn)識(shí)和理解,是教學(xué)的難點(diǎn),應(yīng)加以注意。三、教具感應(yīng)圈、機(jī)械效應(yīng)陰極射線(xiàn)管、直進(jìn)陰極射線(xiàn)管、馬蹄形磁鐵。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)復(fù)習(xí)引入新課如圖1所示,AB導(dǎo)體桿的兩端分別用細(xì)線(xiàn)懸掛于O1、O2兩點(diǎn),AB導(dǎo)體桿處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。提問(wèn):當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),原本處于靜止?fàn)顟B(tài)的導(dǎo)體桿狀態(tài)將如何?通電直導(dǎo)線(xiàn)
48、在垂直于自身的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用。依據(jù)左手定則,AB導(dǎo)體桿受到一個(gè)垂直黑板向外的安培力,因此AB導(dǎo)體桿將向黑板外的方向運(yùn)動(dòng)。(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1分析那么,安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么呢?開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)關(guān)系到導(dǎo)體桿是否受到安培力。開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)到底有什么本質(zhì)上的不同?開(kāi)關(guān)閉合后,AB中有定向移動(dòng)的電荷,此時(shí)AB導(dǎo)體桿受到安培力。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,AB中沒(méi)有定向移動(dòng)的電荷,AB導(dǎo)體桿不受安培力。2猜測(cè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)力,安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力的宏觀體現(xiàn)。3實(shí)驗(yàn)(觀察)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)我們的猜測(cè)。因此,必須先提供運(yùn)動(dòng)電荷和磁場(chǎng)。此外,如何顯示帶電粒子的運(yùn)動(dòng)也是需要認(rèn)真考慮的
49、問(wèn)題。解決方案:感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓,加在機(jī)械效應(yīng)陰極射線(xiàn)管上可觀察到葉輪發(fā)光并轉(zhuǎn)動(dòng)。若高壓反向,則葉輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的方法得到帶負(fù)電的粒子流陰極射線(xiàn)。用改進(jìn)的裝置,直進(jìn)陰極射線(xiàn)管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。介紹儀器結(jié)構(gòu)后,外加高壓,出現(xiàn)一條亮線(xiàn)。加外部磁場(chǎng)并觀察現(xiàn)象:亮線(xiàn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。猜測(cè)得到驗(yàn)證。亮線(xiàn)表示的是帶負(fù)電粒子流的運(yùn)動(dòng)軌跡,在外部磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化,表明其有加速度,進(jìn)一步判定帶負(fù)電粒子受到力的作用。改變磁場(chǎng)的方向,觀察磁場(chǎng)力的方向。研究磁場(chǎng)方向與磁場(chǎng)力方向的關(guān)系并檢驗(yàn)左手定則是否適用。4理論推導(dǎo)洛侖茲力:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受到的力叫做洛侖茲力。依據(jù)安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力的宏觀體現(xiàn),
50、可利用安培力計(jì)算單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛侖茲力的大小f。在恒定電流中,自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)可視為速度為v的勻速運(yùn)動(dòng),引入分析:截取兩橫截面A和B,當(dāng)AB導(dǎo)體桿中流過(guò)恒定電流I時(shí),經(jīng)歷時(shí)間t0,則有N個(gè)帶電量為q的粒子通過(guò)A截面且必定有相同的N即洛侖茲力的大小等于帶電粒于的電量q、電荷的速度大小v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間夾角的正弦sin的乘積。在q、v保持不變的前提下,洛侖茲力的大小隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以及速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間夾角的變化而變化。=90°即速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直,洛侖茲力最大;=0°或=180°即速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向在一條直線(xiàn)上,電荷
51、受到的洛侖茲力最小,等于零。5幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)公式f=qvBsin中, q、v、 B、的含義。q:帶電粒子所帶電量的絕對(duì)值。v:帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速率。B:磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。:帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角。應(yīng)用左手定則判斷方向時(shí)必須讓磁感線(xiàn)穿入手心,四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,此時(shí)拇指所指的方向才是洛侖茲力的方向。若帶電粒子所帶電性為正,四指指向就是帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向;若帶電粒子電性為負(fù),四指指向粒子運(yùn)動(dòng)的相反方向。(三)課堂小結(jié)本節(jié)課主要研究了一種新型的力洛侖茲力。我們知道一切磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷間通過(guò)磁場(chǎng)的作用磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。洛侖茲力恰恰是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)所受到的作用。它的方向仍然服從左
52、手定則,它的大小用公式f=qvBsin計(jì)算。安培力實(shí)際上是大量規(guī)律運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。例1:如圖3所示,某一帶電粒子垂直射入一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),并經(jīng)過(guò)P點(diǎn),試判斷帶電粒子的電性。(負(fù))例2:有一束粒子,其中有正電性的、負(fù)電性的還有不帶電的粒子,如何區(qū)分開(kāi)它們?(通過(guò)一垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向的磁場(chǎng))五、說(shuō)明洛侖茲力與重力、彈力及摩擦力相比是比較抽象的,理解上也有一定的難度。直接指出該力的產(chǎn)生原因再進(jìn)行推導(dǎo),最后由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也完全可以。然而考慮到該力的抽象性,從已知的安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因入手,來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題會(huì)使學(xué)生更容易接受洛侖茲力大小計(jì)算式(f=qvBsin)的推導(dǎo)體現(xiàn)了物理
53、與數(shù)學(xué)兩門(mén)學(xué)科密切的關(guān)系,善于利用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題是學(xué)好物理必不可少的前提條件之一。整體教學(xué)過(guò)程安排的設(shè)想是為了培養(yǎng)學(xué)生用分析、猜想、實(shí)驗(yàn)(觀察)、理論驗(yàn)證的科學(xué)方法探求新知識(shí)的能力。磁場(chǎng)·磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用·教案 一、教學(xué)目標(biāo)1通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握左手定則,并能熟練地用左手定則判斷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛侖茲力的方向。2理解安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。3根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用和電流強(qiáng)度的知識(shí)推導(dǎo)洛侖茲力的公式f=Bqv,并掌握該公式的適用條件。4熟練地應(yīng)用公式f=Bqv進(jìn)行洛侖茲力大小的計(jì)算。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)是洛侖茲力方向的判斷方法左手定則和洛侖茲力大小計(jì)
54、算公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。2因電荷有正、負(fù)兩種,在用左手定則判斷不同的電荷受到的洛侖茲力方向時(shí),要強(qiáng)調(diào)四指所指方向應(yīng)是正電荷的運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。3洛侖茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)是難點(diǎn)之一,這要從概念上講解清楚。三、教具感應(yīng)圈、低壓直流電荷(學(xué)生電源或蓄電池)、陰極射線(xiàn)管,蹄形永久磁鐵、導(dǎo)線(xiàn)若干。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)引入新課1設(shè)問(wèn):我們已經(jīng)掌握了磁場(chǎng)對(duì)電流存在力的作用、安培力的產(chǎn)生條件和計(jì)算方法,那么磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否也有力的作用呢?回答:有。2實(shí)驗(yàn):演示電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),讓同學(xué)注意當(dāng)改變磁場(chǎng)方向時(shí),電子束的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變。(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1洛侖茲力(板書(shū))通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生思考:電
55、子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了什么?定義:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷存在著力的作用,我們把它稱(chēng)做洛侖茲力。2洛侖茲力產(chǎn)生的條件(板書(shū))通過(guò)實(shí)驗(yàn),師生共同得出。結(jié)論:電荷電量q0,電荷運(yùn)動(dòng)速度v0,磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷速度的垂直分量B0,三個(gè)條件必須同時(shí)具備。在這里教師進(jìn)一步強(qiáng)調(diào),當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到磁場(chǎng)力的作用最大,教材只要求學(xué)生掌握這種情況。3洛侖茲力方向的判斷:(板書(shū))進(jìn)一步觀察電子束垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn),并改變磁場(chǎng)方向。在黑板上作圖表示,讓同學(xué)找出一種判斷方法。也可聯(lián)系安培力方向的判斷推理確定洛侖茲力方向的判斷方法左手定則。結(jié)論:洛侖茲力的方向判斷也遵循左手定則。4洛侖茲力的大?。ò鍟?shū))師生共
56、同討論得出。提問(wèn):(1)如何用(單位體積內(nèi)含的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)n,每個(gè)電荷電量為q,電荷的平均定向移動(dòng)速率是v,導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積是S)n、q、v、S來(lái)表示通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度I?教師畫(huà)圖點(diǎn)撥,學(xué)生自己討論得出(2)如何從合力的觀點(diǎn)出發(fā)用洛侖茲力f來(lái)表達(dá)安培力F的值?(當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)時(shí))教師點(diǎn)撥,學(xué)生自己討論得出F=LIB=Mf(N為導(dǎo)線(xiàn)中電荷總數(shù))(3)讓學(xué)生自己根據(jù)上面二個(gè)式子推出一個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的洛侖茲力的大小。代入式:L·nvSq·B=NfN=nLSf=Bqv(4)提問(wèn):f=Bqv的適用條件是什么?答:當(dāng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,
57、它所受的洛侖茲力f=Bqv。(三)小結(jié)安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,它受到的洛侖茲力f=Bqv。洛侖茲力的方向由左手定則來(lái)判斷。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速度平行于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)中,電荷不受洛侖茲力作用。(四)課堂練習(xí)1如圖所示,運(yùn)動(dòng)電荷電量為q=2×10-8C,電性圖中標(biāo)明,運(yùn)動(dòng)速度v=4×103ms,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T,求電荷受到的洛侖茲力的大小和方向??梢宰屃煌瑢W(xué)上黑板上每人演算一小題,寫(xiě)出公式計(jì)算洛侖茲力的大小,并標(biāo)明電荷受力方向。2當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線(xiàn)管中軸線(xiàn)進(jìn)入該通電螺線(xiàn)管,若不計(jì)重力,則
58、0; A帶電粒子速度大小改變;B帶電粒子速度方向改變;C帶電粒子速度大小不變;D帶電粒子速度方向不變。五、說(shuō)明1本節(jié)教材的重點(diǎn)是洛侖茲力產(chǎn)生的條件,洛侖茲力的大小和方向,難點(diǎn)是公式f=Bqv的推導(dǎo),為突出重點(diǎn)和難點(diǎn),該節(jié)內(nèi)容不涉及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡等問(wèn)題。2嚴(yán)格說(shuō),洛侖茲力的大小等于電荷電量q、電荷速率v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及v和B間夾角的正弦sin的乘積。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速率方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電荷受洛侖茲力最大,f=Bqv;當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí),電荷受洛侖茲力最小,等于零。因教材只要求學(xué)生掌握后兩種情況的判斷和計(jì)算,所以教案中只推導(dǎo)出=90°時(shí)的洛侖茲力f=Bqv。3洛侖茲力屬于微觀力學(xué)范疇,充分利用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從感性知識(shí)入手,激發(fā)學(xué)生的興趣,在講解重點(diǎn)知識(shí)時(shí),分步運(yùn)用觀察實(shí)驗(yàn)、提問(wèn)、思考、講解、推導(dǎo)等手段,讓同學(xué)在積極參與的過(guò)程中理解和掌握本節(jié)知識(shí)內(nèi)容。
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