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1、第4节 通电导线在磁场中受到的力课 题通电导线在磁场中受到的力课时第1课时教学目标知识与技能1.观察安培力方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并提出相关结论。指导安培力方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向。2.根据实验探究和理论推导得出匀强磁场中安培力的表达式F=BILsin，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL。会用安培力公式F=BILsin计算匀强磁场中安培力的大小。3.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。过程与方法1.经历自主探究安培力方向与哪些因素有
2、关的实验过程，体会猜想、设计实验、观察和记录实验现象等实验探究要素。2.通过制定方案体会控制变量的研究方法；在理论推导过程体会从特殊到一般和等效替代的科学方法。3.体会如何从实验现象中寻找联系并总结出规律的科学方法。情感态度与价值观1.通过了解安培力在生活中的应用，体会物理知识对现代社会发展的贡献。2.通过左手定则体会自然界规律的奇妙，激发学生的学习兴趣。 教材分析 通电导线在磁场中受到的安培力是磁场这一章的核心知识，也是本章的教学重点。本节课是在学习了磁场的基本知识的基础上，进一步通过实验探究和逻辑推理的方式学习磁场对电流的作用。在探究安培力方向的过程中，学会正确判断安培力方向的方法体会实验
3、探究的方法；根据实验探究和理论推导得出匀强磁场中安培力的表达式F=BILsin，学会计算安培力大小的方法，培养学生实事求是的科学态度。本节课不仅是对安培力的深入学习，也是后续学习洛伦兹力的一个基础。重点安培力的方向确定和大小的计算。难点安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。重难点突破 1.为突破学生空间想象能力不强的难点，先让学生自主探究四种情况下安培力的方向，通过学生认真观察、记录、分析实验现象、应用的过程，初步认识安培力方向的特点，同时也培养了学生空间思维能力。 2.由于本章第2节知道电流与磁场方向垂直时F=ILB，本节课通过可调磁场进行定量研究，突破传统教学的不足。改进实验探究磁场
4、方向与电流方向成角时的情况，突破学生没有直观感受的缺陷，利用自制的教具来直观展示当磁场方向与电流方向垂直、成角、平行时安培力的大小情况，让学生亲眼看见安培力变化的情况，再利用力学中常用的正交分解做出理论分析。实验器材多媒体、投影仪、课件、课桌扬声器，平面演示板4块，立体演示器材（11套）安培力方向实验器（含电源导线和开关11套）、平行电流作用力演示仪、力传感器、线圈，数字磁场，音乐盒套件（11套）学法设计学生观察现象，形成疑问，独立思考，在教师引导下学习知识、寻找解决问题的方法并进行活动，师生共同探究，形成正确认识，提高能力。教法设计通过联系生活、启发、讨论、比较、实验探究、动画演示等方式进行
5、教学。教 学 程 序层次过 程 设 计活动情景引入3分钟利用小实验进行引入。把装在盒子里的磁铁放在课桌是，课桌发出音乐，从而引出课题通电导线在磁场中受到的力。师：新年快到了，我为大家点了一首歌曲，祝你新年快乐。【提问1】歌声是从哪里发出的呢？【提问2】为什么桌子会发出音乐?师：原来磁场和电流的相互作用，由于安培在这个领域的杰出贡献，人们把这个力称为安培力。这节课我们就安培力作进一步的研究。力是矢量，有大小和方向。我们首先来研究安培力的方向。学生观看实验激发学生的学习兴趣探究安培力的方向探究安培力的方向师：请同学们猜想安培力方向可能与哪些因素有关？生：安培力方向与电流方向、磁场的方向有关。师：大
6、家的猜想是否正确呢？这需要通过实验来验证。师：该实验涉及到三个物理变量，所以我们在探究过程中时应该采用什么样的科学方法？生：控制变量法。师：很好，控制其中一个量，观察剩下一个量对安培力方向的影响。请看到桌是仪器并思考：1.怎样改变电流方向？正负极互换位置2.怎样改变磁场方向？改变磁体的位置3.导体棒的受力方向如何体现？铜棒启动的方向看到屏幕右图，图中的电流方向是向里还是向外？磁场方向向上还是向下？【提问3】用控制变量法电流和磁场方向有几种情况？1 现在，请按照四种情况开始实验，实验前，弄清楚磁场方向、电流方向，实验时，在学案上记录相应的安培力的方向。【实物展示】四种情况下的白纸板，请四位同学帮
7、忙举着四块白纸板。师：实验证实了大家的猜想是正确的，安培力方向确实与磁场方向、电流方向有关。那么，在这四组不同有方向中，能不能反映出相同的自然规律呢？请号和号同学竖直面内旋转180度，发现它们分别和号和号同学的情况相同，请号和号同学上座位。对比号和号同学手中的白纸板，让号同学正反颠倒白纸板，发现和号同学的情况相同，所以上面四种情况各量的空间关系是相同的！请用信封里的工具构建模型，展示F、B、I的空间关系。（展示）看到这组同学的作品，磁场向下，电流向里，安培力向左。 师：如果每次判断安培力和方向都要用到这个模型，显然是不方便的，能不能用你的左手，更方便地展示F、B、I的方向关系呢请思考讨论。【提
8、问4】补充，表扬。我们还可以像做广播操一样，把定则分为四节，请一起做。预备式：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；第一招：让磁感应线从掌心进入；第二招：使四指指向电流的方向；那么最后一招：拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。可以用下面的口诀进行记忆：“磁场 掌心进，四指 电流，拇指 力。”师：这样，就可以方便地判断安培力的方向了。如果平行导线中通以相同方向电流，导线间的相互作用力怎么样呢？请思考并讨论。【提问5】生：同向电流相互排斥、反向电流相互吸引。师：判断是否正确呢？请看实验。【演示】通电平行直导线间作用力的特点介绍实验器材：装置中是两根平行直导线
9、，老师给它们加入同向电流，大家看到了什么现象？生：（1）同向电流相互吸引；活动：师生结合课件动画，共同分析平行同向电流相互吸引的现象板书：一、安培力的方向学生一般能猜出与电流方向、磁场的方向有关（可能也有一些另外的想法，不管对错，都应该鼓励）。通过实验探究，培养学生观察、实验设计、分析归纳能力以及严谨的科学思维和创新的探究思路。过渡引入在探究得出安培力的方向可以通过左手定则判断以后，我们就可以继续来探究安培力的大小了。探究安培力的大小师：我们在第2节已经知道：1、通电导线与磁场方向垂直时，F=ILB。这个规律是不是真的如书上所说呢？让我们用实验来说话。介绍实验器材：（1） 这是一个可以产生匀强
10、磁场的仪器。（2） 这是线圈，边长3.5CM，共200匝，有效长度7米（3） 我把线圈下端垂直放入磁场，上端与力传感器连接。（4） 把不同电压加到线圈两端，观察电流和安培力大小，并记录在学案上。教师演示：B/TL/mI/AF/NILB17.027.037.047.057.0现在，把数据导入表格，请计算ILB的乘积。（分组计算）师：从表中数据，你有什么发现？生：IBL乘积与实测值误差范围内相等。教师总结：所以，当B、I垂直时，FIBL。过渡：如果BI平行时，结果怎样呢？我们继续探究。2、通电导线与磁场方向平行时，F=0。【探究】介绍实验器材：（1）这是一组永磁铁，安装在可转动圆盘上，中间是匀强磁
11、场。（2）把线圈放入磁场，转动圆盘，电流的磁场的夹角会改变。（3）现在，在线圈两端加是恒定电压，调节磁场与电流方向为0度，请注意观察安培力的大小。 由实验可知，当B与I平行时，F03、现在，匀速转动磁场，为了更清楚地观察安培力的变化，我选择示波方式显示力的大小，请观察，安培力的变化。（请一位同学和我一起分析图像数据）请问：你看到的是什么图像？ 生：正弦或余弦。师：纵坐标表示什么？ 生：安培力F师：横坐标表示什么? 生：时间t或者B与I的夹角师：在短时间内，可以认为圆盘匀速转动，即wt.由函数知识可知，图像反映了安培力与角度关系满足正弦或者余弦规律。师：我们也可以从理论方面来探究。当时场与电流夹
12、角为可以怎么处理？生：可以将磁场分解为平行电流方向和垂直电流方向，平行方向磁场不起作用，所以，安培力的大小由垂直方向磁场决定。师：这就是一般情况下安培力大小的表达式，当磁场垂直于电流或者平行于电流时，只不过是等于90度，或者等于0度时的特殊情况。板书：一般情况下安培力大小的表达式:F=ILBsin 这是一般情况下安培力的表达式。在中学阶段，仅适用于匀强磁场。 至此，我们对于安培力的大小与方向都有了深入地了解。知识应用1. 想一想：课桌为什么能发出声音？（1） 将音频信号电流输入电流传感器中，通过DIS图像处理功能显示出来；（2） 请学生观察并应用本节课知识进行解释；（3） 师生共同分析：当线圈
13、中通以随音乐变化的电流时，导线在磁场中受到随电流变化的安培力，力作用在桌面上，使桌子和空气振动，产生音乐。过渡：老师可以让课桌发出美妙的音乐，同学们只要认真思考、应用今天的知识，你也可以让易拉罐发出声音，不信？你试一试！2. 做一做：你能让易拉罐发出声音吗？（1） 介绍实验桌上有关实验仪器（有一套音乐盒套件），请同学们动手制作，使易拉罐发出音乐；（2） 教师指导并用麦克风展现、放大成功小组发出的音乐；（3） 师生分析并总结：我们可以听到熟悉的赣州中学之歌。其实生活中处处皆物理，只要我们善于发现，多思考，多运用，你会发现，物理有趣的一面。学以致用学生回答，如果不完整作适当补充。课堂小结作业： 请思考利用易拉罐的发音原理，课后利用身边的物品制作其他的扬声器。第 6 页 共 6页
