§3.4通电导线在磁场中受到的力(教案)

-1-选修3-1第三章3.4通电导线在磁场中受到的力教材分析安培力的方向和大小是本节内容的重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会推导安培力公式F=BILsinθ，并会用安培力公式F=BILsinθ解答有关问题。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.3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结。通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则和大小的计算。培养学生的间想像能力。（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BILsinθ，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、使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。教学重点安培力的大小计算和方向的判定。教学难点用左手定则判定安培力的方向（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。计算安培力大小时，导体有效长度的确定。学情分析空间想象能力对本节学习至关重要，为方便对问题的分析和便于列方程，在分析时将立体图画成平面图，即画成俯视图、剖面图或侧视图等。要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，对此学生常常混淆，需要一定的巩固训练。教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法课前准备-2-1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、细铜棒、电源、铁架台、多媒体辅助教学设备课时安排：2课时，本节课所学习内容为第一课时教学过程（一）情景引入通过第二节的学习，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。以他的姓氏安培命名的电流强度单位是国际单位制的基本单位之一。这节课我们对安培力作进一步的讨论。（二）合作探究1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图3.1-3所示，连接好电路。演示实验1：接通电源后，观察导体棒的运动情况。提出问题：观察演示实验发现，电流元受力的方向与磁场的方向、电流的方向三者不但不在同一条直线上，而且不在一个平面内，怎样确定它的方向呢？是否需要建立三维坐标来呈现？演示实验2：（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。在课本图3.4-1所示的立体图上记录各次安培力的方向。多媒体展示：磁场对电流的作用力-3-分析论证：教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、导线方向有关系。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟导线方向垂直，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。它是判断安培力方向的基础。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，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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1、如图为一段通电导体棒在匀强磁场中受力的示意图。试确定图A、图B、图C、图D中导体棒所受安培力的方向，图E中电流的方向和图F中匀强磁场的方向。教师：我们知道电流的周围存在磁场，那电流与电流之间是否有作用力呢？我们可以试着跟据我们已经掌握的知识分析一下。（学生分析讨论，请学生回答）多媒体展示：通电平行直导线间的作用力方向（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?-4-强调：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、安培力的大小教师：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=ILB。当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为0。思考：当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ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：sinILBILBF例2、将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。-5-（六）板书设计3.4通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向：1、用左手定则判定2、左手定则的内容：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个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。二、安培力的的大小：1、特殊情形：导线方向与磁感应强度B方向垂直时：ILBF导线方向与磁感应强度B方向平行时：0F2、一般情况：导线方向与磁感应强度B方向的夹角为时：sinILBF