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1、第2节 磁场对通电导线的作用-安培力一、教学目标1、知识与技能知道什么是安培力；知道安培力与哪些因素有关；掌握安培力的计算公式，会计算匀强磁场 中安培力的大小；会用左手定则判断安培力的方向。2、过程与方法用控制变量法探究安培力与哪些因素有关的过程，以及如何确定安培力方向的探究过程。认 识科学探究的意义。3、情感态度与价值观培养学生的观察能力、分析综合能力；认识安培力的应用给我们的生活带来的影响；通过分 组探究安培力的大小与哪些因素有关，培养团结协作的团队精神。二、教学重难点1、重点：使学生掌握电流在匀强磁场中所受安培力大小的决定因素、计算公式 以及安培力方向的判定；使学生熟练的利用三维视图来分
2、析磁场、电流以及安培力 之间的关系。2、难点：掌握匀强磁场中安培力的计算方法，并能熟练地运用左手定则判断通 电导线受到的安培力的方向。三、教学方法实验探究；师生讨论；生生讨论；讲授法。四、教学用具马蹄形磁铁；铜棒；导线；干电池；铁架台；开关；PPT课件；FLASH动画等。五、教学过程步骤教师行为学生行为设计意图课堂准备1、准备课件2、教学仪器：干电池2节、滑动变阻器、开 关、导线若干、蹄形磁铁、铝 箔、铁架台、导体棒提前预习为了让学生更好地 掌握新课知识。达 到深刻理解磁场对 通电导线的作用力新课引入师：设疑前面学习了电场和观看并思考问题激发学生学习本堂 课知识的热情。磁场，电和磁之间是否存在
3、着 某种内在联系？flash演示奥斯特实验提问小磁针的偏转说明了什么？新课引入分析与讨论小磁针在磁场中受磁场力的 作用才会发生偏转，实验结果 说明，不仅磁铁能产生磁场， 电流也能产生磁场。通电导线 通过周围产生的磁场对磁体 有力的作用（电流f磁场f磁 体）。那根据牛顿第三定律可 知,磁体通过周围的磁场对通 电导线也应该有力的作用（磁 体f磁场f电流？）。下面我 们就用一个迷你小实验来探 究一下磁场对通电导线是否 也有力的作用呢？板书学生回答：不仅磁铁能产生 磁场，电流也能产生磁场。引导学生进入新课 学习新课教学一、探究磁场对电流的作用1、安培力新课教学当通电导线附近有磁体时，通 电导线会受到力
4、的作用。物理 学上把磁场对电流的作用力 称为安培力。2、方向的判一左手定则 提出问题从前面的实验中发现，当通电 导线的电流方向改变或磁体 的磁极位置交换时，通电导线 的受力方向也会发生改变。说 明安培力的方向与电流方向 和磁场方向有关。怎样具体确 定安培力的方向？ 物理学家安培通过长期的实 验总结出通电直导线所受安 培力方向的判定方法左手定则Flash 演示并示范讲授左手定则的内容： 伸开左手，让拇指与其余四个 手指垂直，并与手掌在同一平 面内，让磁感线垂直穿过手 心,四指指向电流方向，那么， 拇指所指方向即为通电导线 在磁场中的受力方向。强调：左手定则是用来判断F 方向与电流和磁场方向之间
5、的关系。观察flash并模仿学习左手 定则通过Flasn演示让学 生更加容易更加深 刻的认识和掌握左 手定则，并得到很 好的应用新课教学应用：用左手定则解释迷你实 验室进一步巩固安培力方向 判断的方法过渡安培力是个矢量，之前我们已 经研究了它的方向，那么它的 大小到底会与哪些因素有哪 些？3、大小的探究控制变量 法提出问题请同学们在上述实验的基础 上提出猜想，安培力的大小可 能与哪些因素有关？猜想与假设引导学生在上述实验的基础 上提出猜想，安培力可能与通 电导线的长度（通电导线在磁 场中的长度）、电压（电流） 以及磁场（磁感应强度）等因 素有关。（导线材料？横截面 积？）总结基于有些因素前任已
6、经排出 了其可能性，今天我们就研究 一下安培力与电流大小I、磁 场中导线长度L及磁感应强度 B的关系。（引导学生进行讨论交流设计 实验）研究方法从上面的分析可知，影响安培 力的因素很多，如果将它们混 在一起考虑，无法知道每个因 素是怎样影响安培力的。因 此，实验中通常只让某个因素 （变量）变化，不让其他因素变 化（控制变量），这样便知道这 个因素是如何影响安培力的 了。这就是物理学中一种重要 的思想方法控制变量法。（类似于探究牛顿第二定律a 与F、m的关系2、应用左手定则判断迷你实 验室的实验现象的原因根据实验事实进行猜想提出猜想的可能性并进行分 析学生进行讨论交流设计探究 实验，并懂得与之前
7、学过的 探究牛顿第二定律a与F和m 的关系进行类比通过探究实验掌握 探究实验的方法通过猜想假设，讨 论交流提高学生思 考问题的能力。新课教学）设计实验（1）研究F与I的关系： 控制B、L不变如何改变I?通过调整滑动 变阻器的滑片位置改变电流 的大小（一种短路，一种较大 电阻）如何通过现象判断F与I的 关系？观察通电导线摆动后 悬线与竖直方向的夹角（安培 力越大，摆动角度越大） 实验方案 将导体棒用细铜丝悬挂起 来，细铜丝与电源相连，导体 棒置于蹄形磁铁中，并与磁感 线垂直。（蹄形磁铁中间的磁 场可以近似认为是匀强磁场） 在磁感应强度和通电导线 在磁场中的长度不变的情况 下，合上开关，移动滑片位
8、置 改变电流的大小，探究电流的 大小对安培力的影响。观察其 现象。由学生分析现象当增大流过通电导线的电流 时，通电导线摆动后悬线与竖 直方向的夹角变大。（由力的 平衡条件可得，F越大，夹角 越大）一（定性研究得出）I 越大，F越大；I越小，F越小 -（经物理学家的进一步定量 研究得出）F与I成正比。（2）研究F与L的关系： 控制B、I不变（使滑动变阻 器处于被短路状态）如何改变L?通过并列放置2 块磁感应强度磁铁改变磁场 中导体的长度。如何放置2块磁铁？（注意： 磁铁的并列放置,N与N同向； 如果N与S同向，则2个磁场 相互抵消）如何通过现象判断F与L的 关系？观察通电导线摆动后 悬线与竖直方
9、向的夹角0讨论交流设计的实验方案 通过回答教师提问进一步帮 助完善实验的设计方案通过调整滑动变阻器的滑片 位置改变电流的大小观察通电导线摆动后悬线与 竖直方向的夹角（安培力越 大，摆动角度越大）根据实验方案进行实验并分 析实验现象。当增大流过通电导线的电流 时，通电导线摆动后悬线与 竖直方向的夹角变大。通过回答教师提问进一步帮 助完善实验的设计方案 磁铁的并列放置,N与N同向通过师生问答进一 步改善头验方案通过动手头验提冋 学生动手能力5个学生一起探究 实验,培养学生的团 队精神.新课教学实验方案 将导体棒用细铜丝悬挂起 来，细铜丝与电源相连，导体 棒置于蹄形磁铁中，并与磁感 线垂直。 在磁感
10、应强度与电流的大 小情况下，改变通电导线在磁 场中的长度，合上开关，探究 通电导线在磁场中的长度对 安培力的影响。观察其现象。由学生分析现象当增大通电导线在磁场 中的长度时，通电导线摆动后 悬线与竖直方向的夹角变大。 -（定性研究得出）L越长，F 越大；L越短，F越小f （经 定量研究得出）F与L成正比。（3）研究F与B的关系： 控制I、L不变 （由于时间 关系进行演示，使滑动变阻器 处于被短路状态）如何改变B?通过换用1块 宽度一样磁性更强的磁铁，改 变磁场的磁感应强度。（用两 块小的蹄型磁铁的等效宽度 和磁性强的磁铁宽度一样）如何通过现象判断F与B的 关系？观察通电导线摆动后 悬线与竖直方
11、向的夹角实验方案 将导体棒用细铜丝悬挂起 来，细铜丝与电源相连，导体 棒置于蹄形磁铁中，并与磁感 线垂直。 在电流和通电导线在磁场 中的长度不变的情况下不变 的情况下，通过换用磁感应强 度不同的磁铁，改变磁场的磁 感应强度的大小，探究磁感应 强度的大小对安培力的影响。 观察其现象。教师分析现象当增大磁感应强度时，通电 导线摆动后悬线与竖直方向 的夹角变大。一（定性研究得 出）B越大，F越大；B越小， F越小f （进 步定量研究得 出）F与B成正比。观察通电导线摆动后悬线与 竖直方向的夹角2、根据实验方案进行实验并 分析实验现象。当增大通电导线在磁场中的 长度时，通电导线摆动后悬 线与竖直方向的
12、夹角变大。通过回答教师提问进一步帮 助完善实验的设计方案4、通过换用1块宽度一样磁 性更强的磁铁，改变磁场的 磁感应强度。（用两块小的 蹄型磁铁的等效宽度和磁性 强的磁铁宽度一样）观察通电导线摆动后悬线 与竖直方向的夹角培养学生独立解决 问题的能力新课教学经进一步研究表明：在匀 强磁场中，当通电直导线与磁 场方向垂宜时，通电导线所受 的安培力最大，等于磁感应强 度B、电流I和导线长度L的 乘积，即F BIL 强调： 公式的适用条件匀强 磁场且B与I垂直。 各物理量单位：F-N，B-T， IA, Lm (强调L指磁场中 通电导线的长度) 公式应用的推广：在非匀强磁场中，上述公式可近似用于 很短的
13、一段通电导线。因为当 导线很短时，可近似认为各点 的磁感应强度相等。书P 课后思考m设疑：当电流方向与磁场方向 有一个夹角e时，安培力大小 如何计算？讨论：将磁感应强度分解为两 个分量：与电流方向平行的分 量B1对电流没有作用力，因 此电流所受的作用力F完全由 与电流方向垂直的分量B决 定，即F= B IL=Bsin0 IL2上式包含了两种特例：当通电 导线的方向和磁场方向平行 (e =0 或e =180)时，安培 力等于零；当通电导线的方向 和磁场方向垂直(e =90 ) 时，安培力最大，F-ILB。根据实验方案进行实验并分析实验现象。当增大磁感应强度时，通电 导线摆动后悬线与竖直方向 的夹
14、角变大。学习安培力的计算公式、各 物理量单位及其公式的适用 条件和公式的推广学生课后进行思考通过最后实验现象 总结得出知识点， 让学生从感性认识 转化为理性认识。通过课后思考提咼 学生思考问题解决 问题的能力。课堂练习练1：在磁感应强度大小为5T 的匀强磁场中，放置一根垂直 于磁场方向长为2m的通电导 线棒，已知流经导体的电流为 5A，则导体棒受到的作用力多 大？解：F=BIL=5X5X2 = 50N学会基本公式的应 用课堂练习练2：在同一水平面内的两导 轨互相平行，相距2m，置于磁 感应强度大小为1.2T,方向竖 直向上的匀强磁场中，一质里 为3.6kg的铜棒垂直放在导轨 上，当棒中的电流为
15、5A时， 棒沿导轨做匀速直线运动，则 当棒中的电流为8A时，棒的 加速度大小为多大？解：当棒中电流为5A时，棒 处于平衡状态.f=F=BIL=1.2X5X2=12N 当棒中电流为8A时,根据牛 顿第二定律：F-f=ma即 BIL-f二ma,1.2X8X2-12=3.6a.*.a=2m/ s2通过练习巩固本节 课知识要点课堂小结1. 方法点拨：控制变量法在探究实验 设计中，影响安培力的因素很 多，如果将它们混在一起考 虑，无法知道每个因素是怎样 影响安培力的。因此，实验中 通常只让某个因素（变量）变 化，不让其他因素变化（控制 变量），这样便知道这个因素 是如何影响安培力的了。2. 知识点点拨：F方向的判断左手定则F大小的计算F=BIL师生一起作课堂小结总结归纳本节课内 容，突出重点，解 决难点提高学生的归纳总 结能力作业课后作业119页3，5课后做
