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1、个性化教案个性化教案1第十一讲：磁场对电流的作用、磁场对运动电荷的作用适用学科高中物理适用年级高中二年级适用区域新课标人教版课时时长 （分钟）120知识点1.磁场对电流的作用2.安培力的大小和方向3.磁式电表的工作原理4.磁场对运动电荷的作用。5.洛伦兹力的大小和方向6.显像管的工作原理教学目标（一）知识与技能1.知道什么是安培力，会推导安培力公式 F=BILsin。2.知道左手定则的内容，并会用它判断安培力和洛伦兹力的方向。3.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。4.掌握洛伦兹力大小的推理过程。5.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算（二）过程与方法
2、：1.通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系左手定则。2.通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。（三）情感、态度与价值观：个性化教案个性化教案21.通过推导一般情况下安培力的公式 F=BILsin， 使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。2.通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。3.让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理假设实验验证”教学重点安培力的大小计算和方向的判定、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算教学难点用左手定则判定安培力的方向、理解洛伦兹力对运动电荷不做功、洛伦
3、兹力方向的判断。教学过程一、复习预习学生与教师一起复习以下内容1.磁场、磁感应强度2.几种常见的磁场3.磁通量通过上一节课的学习， 我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。 安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。 这节课我们对安培力作进一步的讨论。个性化教案个性化教案3二、知识讲解考点/易错点 1 磁场对电流的作用、安培力的大小与方向1、安培力的方向演示实验：（1）改变电流的方向现象：导体向相反的方向运动。（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向现象：导体又向相反的方向运动。教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关
4、系。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、 电流方向之间的关系， 可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。例：判断下图中导线 A 所受磁场力的方向。个性化教案个性化教案4通电平行直导线间的作用力方向如何呢？演示实验：（1）电流的方向相同时现象：两平行导线相互靠近。（2）电流的方向相反时现象：两平行导线相
5、互远离。引导学生利用已有的知识进行分析如图， 两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时， 它们相互间的作用力的方向如何?说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。2、安培力的大小个性化教案个性化教案5通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场 B 放置的通电导线 L，所通电流为 I时，它在磁场中受到的安培力F=BIL当磁感应强度 B 的方向与导线平行时，导线受力为零。问题：当磁感应强度 B 的方向与导线方向成夹角时，导线受的安培力多大呢？教师投影图 3.4-4，引导学生推导：将磁感应强度 B 分解为与导线垂直的分量B和与导线平行
6、的分量/B，则，sinBB cos/BB 因/B不产生安培力，导线所受安培力是B产生的，故安培力计算的一般公式为：sinILBF 3、磁电式电流表中学实验室里使用的电流表是磁电式电流表，下面我们来学习磁电式电流表的工作原理。（1）电流表主要由哪几部分组成的？个性化教案个性化教案6投影图 3.4-5。电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。（2）为什么电流表可测出电流的强弱和方向？磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改
7、变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。如图。所谓均匀辐向分布， 就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心， 不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度 B 的大小是相等的。这样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。（4）磁电式仪表的优缺点是什么？个性化教案个性化教案7磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，
8、允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安） 。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。考点/易错点 2.磁场对运动电荷的力、洛伦兹力及其大小与方向1.磁场对运动电荷的作用（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：（1）如图，判定安培力的方向若已知上图中：B=4.010-2T，导线长 L=10 cm，I=1 A。求：导线所受的安培力大小？（2）电流是如何形成的？电荷的定向移动形成电流。磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。演示实验用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图
9、3.5-1个性化教案个性化教案8说明电子射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。分析得出结论：磁场对运动电荷有作用，这个力我们称之为洛伦兹力。2、洛伦兹力的方向和大小运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。 通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。方向（左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方
10、向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。如果运动的是负电荷， 则四指指向负电荷运动的反方向， 那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。个性化教案个性化教案9甲乙丙丁下面我们来讨论 B、v、F 三者方向间的相互关系。如图所示。结论：F 总垂直于 B 与 v 所在的平面。B 与 v 可以垂直，可以不垂直。洛伦兹力的大小若有一段长度为 L 的通电导线，横截面积为 S，单位体积中含有的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电量为 q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为 B 的磁场
11、中。这段导体所受的安培力为F安=BIL电流强度 I 的微观表达式为I=nqSv这段导体中含有自由电荷数为N=nLS。安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力 F 的合力， 这段导体中含有的自由电荷数为 nLS，所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为qvBnLSnqvSLB nLSBIL nLSFF安 洛当运动电荷的速度 v 方向与磁感应强度 B 的方向不垂直时，设夹角为，则电荷所受的洛伦兹力大小为sinqvBF洛上式中各量的单位：个性化教案个性化教案10洛F为牛（N） ，q 为库伦（C） ，v 为米/秒（m/s） ，B 为特斯拉（T）思考与讨论：同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对
12、带电粒子是否做功？教师引导学生分析得：洛伦兹力的方向垂直于 v 和 B 组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。3、电视显像管的工作原理在图 3.54 中，如图所示：（1）要是电子打在 A 点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向外（2）要是电子打在 B 点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里（3）要是电子打从 A 点向 B 点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。教师投影显像管的工作原理，学生进一步了解显像管的工作过程。三、例题精析考点 1：磁场对电流的作用、安培力的大小与方
13、向【基础】【例题 1】【题干】 如图所示， 四边形的通电闭合线框 abcd 处在垂个性化教案个性化教案11直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A竖直向上B方向垂直于 ad 斜向上C方向垂直于 bc 斜向上D为零【答案】D【解析】由 F=BIL 中 L 为导线在磁场的等效长度，ad 与 bc 等效长度相同，ab 与 cd 等效长度相同，由左手定则可知 ad 与 bc 安培力方向相反，ab 与 cd 安培力方向相反，故整个线框在磁场中所受合力为零，故 D 答案正确。【例题 2】【题干】关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐射分布的磁场，下列说法中正确的是()A该磁场的磁感应强度大小处处
14、相等，方向相同B该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C使线圈平面始终与磁感线平行D线圈所处位置的磁感应强度大小都相等【答案】CD【解析】在磁电式电表的两磁极之间装有极靴，极靴中有一铁质圆柱，极靴和铁质圆柱之间有一不大的缝隙， 根据磁感线与磁极表面垂直的特点， 磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐射状分布的磁场， 这样做的目的就是让通电线圈所在处有一个等大的磁场， 并且磁感线始终与线圈平面平行，故 C、D 选项正确【巩固】【例题 3】【题干】如图所示，两个完全相同的圆形扁平线圈套在一个光滑的圆柱体上自由移动，当大小不同的电流按图示的方向通入线圈中，则两线圈的运动情况是()A都绕这个圆
15、柱体转动B彼此相向平动，且电流大的加速度大个性化教案个性化教案12C彼此反向平动，电流大的加速度大D彼此相向平动，两线圈的加速度大小相等【答案】D【解析】用等效法把两个环形电流等效成小磁针，可知其相互吸引，故 D 选项正确【例题 4】【题干】如图所示，一根通有电流 I 的直铜棒 MN，用导线挂在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零()A适当增大电流B使电流反向并适当减小C保持电流 I 不变，适当增大 BD使电流 I 反向，适当减小 B【答案】AC【解析】根据左手定则可知通电导线受安培力向上，大小 FBIL，对棒进行受力分析，可知 A、C 选项
16、正确【拔高】【例题 5】【题干】两根相互垂直的异面通电直导线 ab 和 cd 中电流的方向如图所示，ab 在前，cd在后，其中 ab 固定不动，cd 可自由移动，则松手后 cd 的运动情况是()A逆时针转动，同时靠近 abB逆时针转动，同时远离 abC顺时针转动，同时靠近 abD顺时针转动，同时远离 ab【答案】C【解析】根据电流微元法判断出导线 cd 在 ab 的磁场中受力后会顺时针转动，再利用特殊位置法，假设 cd 转到与 ab 共面，则根据同向电流相吸引可知，导线 cd 会向导线个性化教案个性化教案13ab 靠近【例题 6】【题干】如图，固定不动的绝缘直导线 mn 和可以自由移动的矩形线框 abcd 位于同一平面内，mn 与 ad、bc 边平行且离 ad 边较近当导线mn 中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是()A向左运动B向右运动C以 mn 为轴转动D静止不动【答案】B【解析】线框中通有电流，ad 和 bc 两导线同时受到通电导线
