高中人教物理選擇性必修二(教案)磁場對通電導線的作用力

1、5/5磁場對通電導線的作用力【教學目標】一、知識與技能1知道什么是安培力，會推導安培力公式F=BILsin。2知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。3了解磁電式電流表的工作原理。二、過程與方法通過演示實驗歸納、總結(jié)安培力的方向與電流、磁場方向的關(guān)系左手定則。三、情感、態(tài)度與價值觀1通過推導一般情況下安培力的公式F=BILsin，使學生形成認識事物規(guī)律要抓住一般性的科學方法。2通過了解磁電式電流表的工作原理，感受物理知識的相互聯(lián)系。【教學重點】安培力的大小計算和方向的判定?！窘虒W難點】用左手定則判定安培力的方向。【教學過程】一、復習提問、新課導入教師：我們已經(jīng)初步了解磁場對通電導線的作用

2、力。安培在這方面的研究做出了杰出的貢獻，為了紀念他，人們把通電導線在磁場中所受的作用力叫做安培力。這節(jié)課我們對安培力作進一步的討論。二、新課教學（一）安培力的方向教師：安培力的方向與什么因素有關(guān)呢？演示：如圖所示，連接好電路。實驗：（1）改變電流的方向，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象導體向相反的方向運動。（2）調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象導體又向相反的方向運動。教師引導學生分析得出結(jié)論安培力的方向和磁場方向、電流方向有關(guān)系。安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導線所在的平面。教師：如何判斷安培力的方向呢？通電直導線所受安培

3、力的方向和磁場方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內(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線在磁場中所受安培力的方向。【例】判斷下圖中導線A所受磁場力的方向。 解答： （垂直于紙面向里）教師：通電平行直導線間的作用力方向如何呢？演示：如圖所示，連接好電路。實驗：（3）電流的方向相同時，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象兩平行導線相互靠近。（4）電流的方向相反時，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象兩平行導線相互遠離。教師：為什么會這樣呢？請大家用所學知識加以分析。如圖，兩根靠近的平行直導線

4、通入方向相同的電流時，它們相互間的作用力的方向如何？ 同向電流相互吸引。 反向電流相互排斥。解析：兩根導線的電流間的相互作用力是通過電流產(chǎn)生的磁場而作用的，要分析AB受力，必須先畫出CD產(chǎn)生的磁場方向（如圖），由左手定則可判知AB受到的磁場力指向CD；用同樣方法先畫出AB產(chǎn)生的磁場方向，可判知CD受到的磁場力指向AB，因而兩同向電流是互相吸引。請大家不妨根據(jù)上述分析方法，確定一下當AB和CD兩根導線中通過反向電流時，它們間相互作用力的方向如何？說明：分析通電導線在磁場中的受力時，要先確定導線所在處的磁場方向，然后根據(jù)左手定則確定通電導線的受力方向。（二）安培力的大小教師：我們已經(jīng)知道，垂直于磁

5、場B放置的通電導線L，所通電流為I時，它在磁場中受到的安培力F=BIL。教師：當磁感應(yīng)強度B的方向與導線平行時，導線受力為零。問題當磁感應(yīng)強度B的方向與導線方向成夾角時，導線受的安培力多大呢？引導學生推導：將磁感應(yīng)強度B分解為與導線垂直的分量B和與導線平行的分量B，則，B=Bsin B=Bcos因不產(chǎn)生安培力，導線所受安培力是產(chǎn)生的，故F=BILsin此即為一般情況下的安培力公式。（三）磁電式電流表教師：中學實驗室里使用的電流表是磁電式電流表，下面我們來學習磁電式電流表的工作原理。請同學們回答，電流表主要由哪幾部分組成的？學生答電流表由永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤等六部分組成。

6、請同學們回答，為什么電流表可測出電流的強弱和方向？學生答磁場對電流的作用力和電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大，因此，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強弱。當線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。問題電流表中磁場分布有何特點呢？為何要如此分布？教師講解電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。如圖。教師進一步講解所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度。該磁場并非勻強磁場，但在以鐵芯為中心的

7、圓圈上，各點的磁感應(yīng)強度B的大小是相等的。這樣的磁場，可使線圈轉(zhuǎn)動時，它的兩個邊所經(jīng)過的位置磁場強弱都相同，從而使表盤的刻度均勻。請同學們總結(jié)磁電式儀表的優(yōu)缺點是什么？學生答磁電式儀表的優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很弱（幾十微安到幾毫安）。如果通過的電流超過允許值，很容易把它燒壞。三、鞏固練習1如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是（ C ）A靜止不動B向紙外平動CN極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動DN極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動2如圖所示，一根長為L的細鋁棒用兩個倔強系數(shù)為k的彈簧水平地懸吊在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當棒中通以向右的電流I時，彈簧縮短y；若通以向左的電流，也是大小等于I時，彈簧伸長y，則磁感應(yīng)強度B為（ A ）Aky/IL B2ky/ILCkIL/y D2IL/ky3將長度為20cm、通有0.1A電流的直導線放入