1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力（導(dǎo)學(xué)案）（學(xué)生版）

第1節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用，會用左手定則判斷安培力的方向。2.經(jīng)歷得出安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流三者方向關(guān)系的過程，體會歸納推理的方法。經(jīng)歷一般情況下安培力表達(dá)式的得出過程，體會矢量分析的方法。3.觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道磁電式電流表的工作原理，體會物理知識與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)：安培力的方向和大小2、教學(xué)難點(diǎn)：安培力、電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度三者的空間關(guān)系【知識回顧】一、磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義：在磁場中垂直于磁場方向放置的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫___________。(2)公式：B＝___________。(3)單位：國際單位是___________，簡稱特，國際符號是___________,1T＝1eq\f(N,A·m)。【自主預(yù)習(xí)】一、安培力的方向1．安培力：___________在磁場中受的力。2．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從___________，并使四指指向___________的方向，這時___________的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。3．安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于___________所決定的平面。二、安培力的大小1．垂直于磁場B的方向放置的長為l的一段導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，它所受的安培力F＝___________。2．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與通電導(dǎo)線的方向平行時，導(dǎo)線所受安培力為eq\a\vs4\al(0)。3．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線成θ角時，導(dǎo)線所受安培力F＝_______________________。三、磁電式電流表1．構(gòu)造：最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的___________。如圖所示。2．原理(1)通電線圈在磁場中受安培力發(fā)生轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧變形，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動。(2)電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就___________，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也___________，達(dá)到新的平衡。所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過___________。(3)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___________，可以知道被測電流的方向。3．特點(diǎn)：極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線___________，線圈左右兩邊所在之處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都___________。4．優(yōu)、缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測出很弱的電流。(2)缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很小?！菊n堂探究】【新課導(dǎo)入】下圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，為什么電流表通電后其指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？磁場強(qiáng)弱如何描述？安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么規(guī)律？、【新課教學(xué)】任務(wù)一、安培力的方向（一）研究安培力的方向與哪些因素有關(guān)請你結(jié)合以前所學(xué)知識，你覺得安培力方向與那些因素有關(guān)？如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案研究？猜想：.實(shí)驗(yàn)方案：1.實(shí)驗(yàn)方法：2.實(shí)驗(yàn)步驟：按照圖所示，組裝好器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察導(dǎo)體棒受力方向。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：左手定則你能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)一下判斷安培力方向的方法嗎？左手定則：磁場、電流、安培力三者方向描述有什么困難？立體圖轉(zhuǎn)平面圖研究安培力的問題要涉及三維空間，為了描述方便，我們可以將立體圖轉(zhuǎn)平面圖，物理學(xué)規(guī)定“×進(jìn)·出”當(dāng)電流與磁場方向不垂直時，如何判斷安培力方向？現(xiàn)在你能解釋必修三中通電導(dǎo)線間相互作用力的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了嗎？如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。用學(xué)過的知識加以分析提示：任務(wù)二、安培力的大小安培力大小在勻強(qiáng)磁場B中，通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直和平行的情況下，導(dǎo)線上的電流為I，導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)怎樣求？（3）當(dāng)導(dǎo)線（電流I）與磁場B方向夾θ角時:思路：綜上所述，F(xiàn)=BIL中L有什么要求？（二）安培力大小的計算【典例探究】如圖所示，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導(dǎo)體框，垂直勻強(qiáng)磁場放置。將M、N兩點(diǎn)接入電壓恒定的電源兩端，通電時，線框受到的安培力為1.2N。若將MON邊移走，則余下線框受到的安培力大小為 ()A．0.6N B．0.8NC．1.2N D．1.6N（三）技巧點(diǎn)撥應(yīng)用安培力公式F＝IlBsinθ解題的技巧：應(yīng)用公式F＝IlBsinθ求安培力大小時不能死記公式，應(yīng)正確理解公式中各物理量的實(shí)質(zhì)，可將Bsinθ理解為有效磁感應(yīng)強(qiáng)度或?qū)sinθ理解為有效長度，θ為磁場方向與直導(dǎo)線中電流方向之間的夾角。任務(wù)三、安培力的實(shí)際應(yīng)用（一）磁電式電流表現(xiàn)在，你可以解釋為什么電流表通電后其指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎？再次仔細(xì)觀察磁電式電流表結(jié)構(gòu)，思考電流表的指針為什么最終能穩(wěn)定的指向某一刻度，且偏轉(zhuǎn)角度大小能反映電流大?。坑^察表盤發(fā)現(xiàn)，電流表表盤刻度是均勻的，這說明了指針偏轉(zhuǎn)角度與電流成正比，如何才能實(shí)現(xiàn)這一要求？你知道這是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？極靴和鐵質(zhì)圓柱使磁場沿半徑方向，旋轉(zhuǎn)的線圈在磁場中受到的安培力有什么特點(diǎn)？電動機(jī)觀看視頻，總結(jié)原理。揚(yáng)聲器觀看視頻，自己原理電磁炮觀看視頻，總結(jié)原理【自我測評】1．一條勁度系數(shù)較小的金屬彈簧處于自由狀態(tài)，當(dāng)彈簧通以電流時，彈簧將()A．保持原長 B．收縮C．伸長 D．不能確定2．關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?．如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線A，A與螺線管垂直，A導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，開關(guān)S閉合，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是()A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向右 D．水平向左4．長為L的通電直導(dǎo)線放在傾角為θ的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。如圖所示，當(dāng)B方向豎直向上，電流為I1時導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)；若B方向改為垂直斜面向上，則電流為I2時導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，那么電流比值I1∶I2應(yīng)為()A．cosθ B．eq\f(1,cosθ)C．sinθ D．eq\f(1,sinθ)5．如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻