安培力及其應(yīng)用 教案-高二下學(xué)期物理魯科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

1.1安培力及其應(yīng)用教材分析第1節(jié)"安培力及其應(yīng)用"，主要是在高中物理必修第三冊(cè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)知安培力，介紹安培力大小的計(jì)算和方向的判定，通過(guò)電動(dòng)機(jī)、電流計(jì)的原理介紹安培力的實(shí)際應(yīng)用。在本節(jié)內(nèi)容編排上，安排了"迷你實(shí)驗(yàn)"，讓學(xué)生通過(guò)鋁箔"天橋"實(shí)驗(yàn)重溫安培力，并從中歸納出安培力方向的規(guī)律。接著利用高中物理必修第三冊(cè)中磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式B=F/IL，給出強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)通電直線導(dǎo)線的安培力公式F=ILB。為了使學(xué)生對(duì)安培力有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)，教材"拓展一步"還給出了一般情況下安培力的公式F=ILBsin0，旨在開(kāi)闊學(xué)生的思路，但不要求用公式F=Bsin0進(jìn)行計(jì)算。在介紹安培力的應(yīng)用上，教材以"物理聊吧"形式讓學(xué)生討論直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，并雷占介紹了電流計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和原理。目的在于使學(xué)生了解安培力是如何在直流電動(dòng)機(jī)、電流計(jì)中得應(yīng)用的，以培養(yǎng)他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力。學(xué)情分析安培力在高中物理必修第三冊(cè)中有簡(jiǎn)單的介紹，學(xué)生已經(jīng)知道磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線有力的作用，且學(xué)生已經(jīng)具備了力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生對(duì)安培力在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用：電動(dòng)機(jī)、電流計(jì)也比較熟悉。三、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)1．能通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，得出磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，進(jìn)一步理解相互作用觀。2．知道在探究安培力方向和大小的實(shí)驗(yàn)中如何具體運(yùn)用控制變量法實(shí)施科學(xué)探究，了解影響安培力的大小和方向的相關(guān)因素。3．認(rèn)識(shí)安培力，會(huì)計(jì)算安培力的大小。會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。4．了解安培力的應(yīng)用，知道電流表的基本構(gòu)造及其測(cè)量電流大小和方向的基本原理。四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：對(duì)安培力的理解，以及安培力的方向判定和安培力大小的計(jì)算。難點(diǎn)：安培力的應(yīng)用五、教具準(zhǔn)備多媒體、鋁箔條、U型磁鐵、電源、導(dǎo)線等。六、課時(shí)安排：2課時(shí)七、教學(xué)過(guò)程新課引入通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，那么，這個(gè)作用的大小和方向和那些因素有關(guān)呢？本節(jié)課，我們將通過(guò)探究得出磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用的規(guī)律。新課教學(xué)安培力物理學(xué)中，將磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，稱(chēng)為安培力。安培力的大小由哪些因素決定過(guò)呢？我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究。（通過(guò)實(shí)驗(yàn)的探究視頻）由上面的實(shí)驗(yàn)可得，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)放置時(shí)，導(dǎo)線受到安培力的作用；當(dāng)電流方向變?yōu)榉捶较蚧驅(qū)、S磁極調(diào)換時(shí)，安培力的方向也變?yōu)榉捶较?。仔?xì)分析電流的方向、磁場(chǎng)的方向和安培力的方向之間的關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)他們之間的關(guān)系遵循左手定則。左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流的向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的向。注意：安培力的方向一定既垂直于電流方向，也垂直于磁場(chǎng)方向，即安培力一定垂直于電流和磁場(chǎng)所決定的平面。電流方向不一定與磁場(chǎng)方向垂直。分析受到的安培力時(shí),要把立體圖轉(zhuǎn)化成易于受力分析的平面圖。那么安培力的大小和哪些因素有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)研究表明：（1）當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)，導(dǎo)線所受安培力為0；（2）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小等于磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流和導(dǎo)線的長(zhǎng)度的乘積。在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，極短一段通電導(dǎo)線，可近似認(rèn)為各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等。如果電流方向與磁場(chǎng)的方向成任意夾角時(shí)，那么安培力的大小要怎么求呢？我們可以把磁感應(yīng)強(qiáng)度分解到與電流垂直和與電流平行?；蛘呖梢园央娏魍队暗胶痛鸥芯€垂直的方向上。（第5頁(yè)例題）如圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向（垂直于紙面向里）垂直.線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc=∠bcd=135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示.導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力。對(duì)安培力公式的理解：（1）公式F

=

IlB⊥

中l(wèi)

指的是“有效長(zhǎng)度”。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)彎曲的導(dǎo)線所在的平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度；相應(yīng)的等效電流沿l由始端流向末端。兩平行通電直導(dǎo)線間的相互作用，給兩平行直導(dǎo)線通以方向相反的電流，可觀察到什么現(xiàn)象？給兩平行直導(dǎo)線通以方向相同的電流，又會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？請(qǐng)解釋觀察到的現(xiàn)象。平行直導(dǎo)線間的相互作用：同向電流互相吸引；異向電流互相排斥。通電直導(dǎo)線AB固定，CD可以自由移動(dòng)，請(qǐng)你判斷通電后CD的運(yùn)動(dòng)情況。兩相交直導(dǎo)線間的相互作用：有轉(zhuǎn)到同向的趨勢(shì)，并向A導(dǎo)線靠近。2、安培力的應(yīng)用安培力的作用使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的重要組成部分有：磁鐵、線圈、電刷、換向器。要使電動(dòng)機(jī)的線圈能持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)下去，換向器起著非常重要地作用。磁電式電表是利用永久磁鐵對(duì)通電線圈產(chǎn)生作用的原理制成的。磁電式電表指針為什么會(huì)偏轉(zhuǎn)？偏轉(zhuǎn)的角度為什么能表示電流的大??？當(dāng)電流流入線圈時(shí)，線圈受安培力地作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，使游絲扭轉(zhuǎn)形變，從而對(duì)線圈地轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。當(dāng)安培力產(chǎn)生地轉(zhuǎn)動(dòng)與游絲形變產(chǎn)生地阻礙達(dá)到平衡時(shí)，指針便停留在某一刻度。電流越大，安培力越大，指針地偏轉(zhuǎn)角度越大?？梢?jiàn)，正是安培力的作用才使電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而通過(guò)指針的偏轉(zhuǎn)角度便可知道電流的大小。八、課堂小結(jié)1．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的作用2．大?。篎=ILBsinθB//I，F(xiàn)＝0B⊥I，F(xiàn)=ILB3．方向：左手定則九、板書(shū)設(shè)計(jì)1．安培力大?。篎=ILBsinθB//I，F(xiàn)＝0B⊥I，F(xiàn)=ILB3．方向：左手定則十、教學(xué)反思這里要讓學(xué)生明確安培力的公式F=ILB是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的，這一公式的適用條件是：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且電流方向與磁場(chǎng)方向垂直。鑒于左手定則的重要性，建議結(jié)合練習(xí)讓學(xué)生熟練掌握。教師還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，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（安培力一定垂直于磁感線與電流決定的平面），但磁場(chǎng)方向不一定總與電流方向垂直，教學(xué)中要注意糾正電流方向、磁場(chǎng)方向和安培力方向三者總是相互垂直的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。另外，還需強(qiáng)調(diào)用左手定則確定1、B、F方向的關(guān)系時(shí)，I和B是因，F(xiàn)是果，無(wú)論所求的是