1、平和正兴学校 20092010 学年上学期 高二年级 物理备课组教案 主备人：朱兰图 成员： 领导： 教师 授课时间 20 _年_月_日 课时 2 课时 课题 第一节 探究磁场对电流的作用 课型 新授课 教 学 目 的 1、通过实验，认识到通电导线在磁场中受到力的作用，这种力就叫安培力。 2、知道影响安培力大小和方向的因素；知道左手定则和安培力大小的计算公式。 3、用左手定则判断安培力的方向，能计算在匀强磁场中，当通电导线所受安培力的大小。通过 安培力了解磁感应强度的比值定义法。 重 点 难 点 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
2、练的利用三视图来分析磁场、电流以及安培力之间的关系。并能扩展到线框受力。 难点：在掌握磁感应强度定义的基础上，掌握磁场对电流作用的计算方法，并能熟练地运用左手 定则判断通电导线受到的磁场力的方向 教 学 过 程 复习（约3分钟） （1）安培定则的内容。 （2）磁场的描述通过那几个物理量？ 【新课导入】 （3 分钟） （1）教师提问：将粉笔放置在蹄形磁铁两极之间，粉笔受力吗？如果把粉笔 换成是小磁针呢？（0.5分钟） 学生：粉笔不受力小磁针受力（磁体磁场磁体）（0.5分钟） （2）教师提问：我们上一章学过的奥斯特的实验我们看到了什么现象呢？为 什么？（0.5分钟） 学生：看到了小磁针发生了偏转。
3、因为通电导线产生的磁场对它施的力 （电流磁场磁体）（0.5分钟） 教师：我们同样也知道运动的电荷也会产生磁场同样也会让小磁针发生偏转。 （运动电荷磁场磁体）（0.5分钟） （3）教师提问：既然通电导线周围存在的磁场对小磁针有力的作用，那么小 磁针也会产生磁场，小磁针的磁场对通电导线是否也有力的作用呢？（磁体磁场 电流？）（0.5分钟） 【新课内容】 1、（8分钟）安培力的定义及力的作用点： 对于通电导线是否受力的问题，安培也在进行这方面的研究，并且他提出了两 个思考： 磁场对通电导线是否有力的作用。 通电导线之间是否有力的作用。 在这节课，我们就用仪器来亲自动手研究，看看能发现什么规律。展示器
4、材，介绍 B 类学 生回答 B 类学 生回答 C 类学 教 学 内 容 各个部分，并在黑板上画出实物图。（1.5 分钟） 教师：发现什么现象？说明了什么？（0.5分钟） （变换磁铁的方向再做一次， 使学生看到导体向相反的方向运动这一现象） 学生：导体动起来了导体从静止变成运动，运动状态改变，说明通电导体受 到力的作用（0.5分钟） 教师：是谁给通电导体施加了力呢？这个力的受力物体是电流还是导体？（学 生思考）（2分钟） 演示：（1）切断电流，导体虽在磁场中，却不动（2）去掉磁场再通电流， 导体也不动 （启发学生认识到是磁体周围的磁场给了电流以力的作用） 教师：我们把磁场对电流的这一作用力称为
5、安培力。 因此，我们知道了磁场不仅能对放入磁场中 的磁体有力的作用，对放入其中的电流也有力的作 用。大家说一说，力有哪三个要索？（2分钟） 学生：大小、方向、作用点。（0.2分钟） 教师：现在我们已经知道受力体是导线 中的电流，也就是说画安培力的示意图时，力 的作用点要画在电流上（导线的中心上），接下来我们再来研究一下力的方 向（1分钟） 2、（5分钟）安培力的方向： 教师提问：刚才我们观察到作用力方向不完全相同，说明作用力的方向与某些 因素有关系，如何去研究这一问题呢？（2分钟） 若学生不能回答，可出示蹄形磁铁（内置导体）在黑板上画出其平面图（图2） 启发学生：磁铁口向右有几种放法？（两种）
6、导体中的电流方向有几种？（两种） 使学生知道共有四种情况需要研究 学生思考总结：磁场中通电导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。 （0.5分钟） 教师：那么现在请同学们看课本 111 页，阅读课本中关于左手定则的描述。 （等学生阅读完后再用来判断图2中各图，看看是否符合。）（0.2分钟） 学生理解阅读：（4分钟） 安培力的方向的判定方法左手定则： 伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一个平面内 让磁感线垂直穿过手心 使四指指向电流方向，则拇指指向安培力的方向 3、（10分钟）安培力的大小： 讲述：通过实验我们发现，当放入磁性强弱不同的磁铁，或者使用数目不同的 电池，或者改变磁场中导线的
7、长度时，导线偏转的角度不同，这样我们可以得到什 么结论呢？（0.5分钟） 学生：电流所受的安培力大小跟磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方 向导线的长度有关。（0.5分钟） 师：该怎么设计实验来探索他们之间的关系呢？（0.2分钟） 生回答 C 类学 生回答 C 类学 生回答 A 类 学生回 答 C 类学 生回答 B 类学 生回答 教 学 内 容 引导学生讨论：（5分钟）1、安培力的测量需要用导线在磁场中的偏离竖直 方向的角度大小来体现。2、磁场要匀强磁场。3、导线不能太长，电流又要大，需 要用较粗的导体棒（细铜棍）和能通过大电流的电源（否则电源易烧坏）。4、可用 滑动变阻器调节电流，用安培
8、表测量电流。5、可改变导体棒接入的长度。 我们进行定性的实验。教师演示 引导学生归纳实验现象的出：（1分钟） 进一步的实验表明，在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大 小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积： F=BIL 在式中，F的单位为牛顿 （N），I 的单位为安培（A），B的单位为特斯拉（T）， L的单位为米（m ）。 老师：为什么要加一个垂直于磁场放置的限制呢？如果导线与磁场不垂直会怎 样？定性实验发现不垂直时导线受力比较小。（0.5分钟） 学生讨论回答：（3分钟） 因此影响安培力大小的因素不仅有电流大小I，磁场强弱B和导线长度L，还有电流 与磁场的夹角。 当=90时，即
9、电流与磁场垂直时，安培力最大，为F=BIL； 当=0时，即电流与磁场平行时，安培力最小，为F=0； 当090时，即电流与磁场互成角度时，安培力介于零与最大之间，为 0FBIL。 教师：请大家思考一下，怎样计算这时的安培力的大小呢？（学生讨论）（0.2分 钟） 学生回答：可运用分解的方法，将磁感应强度分解到电流方向和与电流垂直的 方向上。或将导线射影到与磁场垂直的方向上。得到为F=BILsin。（0.5分钟） 4、（7分钟）电流对电流的作用力： 教师：现在我们已经得到安培的第一个问题的答案了。磁体对电流会产生安培力的 作用，也知道了它的大小和方向规律。下面来看第二个问题，电流对电流会不会有 力的
10、作用？大家对此有什么看法？（0.5分钟） （学生讨论，可能有的从磁场对电流产生作用，电流也会产生磁场，会对磁场 中的其他电流产生作用的角度分析；也可能说要通过实验来进行检验。教师暂不给 出结论）（1.5分钟） 教师：来看一下这个实验装置通电直导线研究仪（介绍一下基本装置，并在黑 板上画出大致的形状）按照这个装置，当接通电源后会出现什么现象的呢？（0.5 分钟） 学生：（有此学生说互相吸引，另一部分学生说会互相排斥）（0.3分钟） 教师：好了，那我们一起来亲手做一下，看到底会出现什么现象。（0.2分钟） 演示：首先接同向的电流 教师：我们看到什么现象呢？（0.5分钟） 学生：两根导线互相吸引 （
11、0.2分钟） 教师：好，那我们重新连接装置，使之成为反向电流（0.5分钟） 演示：接同反向电流 教师：这次我们看到了什么现象呢？（0.2分钟） 生：两根导线互相排斥。（0.2分钟） 在黑板上画出图示,引导学生分析两根通电直导线相吸或相斥现象的原因。（0.5分 B 类 学生 回答 学生板 演 钟） 学生总结结论：同向电流相吸引，反向电流相排斥。（0.2分钟） 老师：（1.5分钟） 可见电流会受到磁场的作用力，但这磁场可能是磁体形成的，也可能是另一段电流 形成的。同理，我们可以确定运动电荷产生的磁场也会对场中的其他电流产生安培 力的作用。但电流受力的方向判定与磁体受力的方向判断方法不一样。而且电流
12、受 力的大小可以明确测定，而磁体则不行。因此我们也利用电流受到的安培力来定义 磁感应强度的大小。 我们说：如果同样的长度的导线，通以同样的电流，都垂直放置在匀强磁场中，则 谁受的安培力越大，就说明谁所在处的磁场越强。因此用B=F/IL（F为电流垂直于磁场 放置时受的安培力）来定义B 。这类似于电场强度E=F/q。也是一个比值定义式。要注 意的是这也是一个计算式，而非决定式。所以1T=1N/Am。 【课堂练习】 （10分钟）书P115 1.2.3 师生小结（2分钟）： 【课后作业】： 1、全线突破 P106 迁移应用 3、4 、5、6 第 2 课时 B 类 学生 回答 C 类学 生回答 C 类学
13、 生回答 复习：（3 分钟） 复习上节课所讲内容(能够产生磁场的物质，安培力的大小、方向) 【新课导入】 （5 分钟） 引入新课：如右图将通电导线 a 入磁场中它会受到安培力，这个力方向用 左手定则判断（垂直黑板向内） ；将通电导线 b 磁 场中它会受到安培力，这个力方向用左手定则判 断（垂直黑板向外） 【新课内容】 引出矩形通电线圈在磁场中的运动（1.5 分钟） 老师： 将通电导线放磁场中会受到安培力的作用，如果 现在将一根通电长导线拗成一个矩形线圈，将这个线圈放 入磁场中那么哪些边会受到安培力？ 学生回答：如右图（学生讨论得出结论线圈在磁场中， 线圈将绕 OO / 轴转动。 （1.5 分钟
14、） 老师：正是因为线圈的两边是反向电流，使它们在同 一磁场中所受磁场力方向相反。使得线圈转了起来。大家可以想一想，利用线圈的这个 特性，我们可以做什么用途？（0.5 分钟） 学生讨论思考（2 分钟） 1磁电式电流表的工作原理：（flash） （8 分钟） 在前面我们学习过电压表电流表的改装和多用电表的内部结构，知道它们有一个共 同的部件表头，也就是电流计。 （0.3 分钟） 教师：我们来看看表头的内部结构（播放 FLASH） ，这里面在圆弧状的磁极之间有 个圆柱体铁心。通过磁化，形成了一个轴向辐射磁场，以铁心为中 心，有个矩形线圈。线圈平面与磁场方向平行。当线圈中有电流流 过的时候。同学们判断
15、线圈内安培力？（0.7 分钟） 思考总结（6 分钟） 学生：线圈中与磁场垂直的两条边会受反向力而使线圈旋转。 其动力矩 M=2IBLL/2；因为是轴向辐射磁场，所以线圈转动中受 到的动力矩不变。但转的越多，旋转力矩 M/（阻力矩与旋转角度成正比 M/=K）就越 大，到指针不动时，即 M=M/。IBLL /=K，由于对给定的表头来说 B、K、L、L /都是定 值。旋转角度与电流大小成正比。 共同结论（1 分钟）：所以通过线圈的电流越大，线圈两条边受到的安培力也就 越大，指针转过的角度也就越大。 2电动机旋转的奥秘（10 分钟） 教师： 其实，不仅是电表，我们在生活中也离不开安培力。当我们夏天开风
16、扇， 洗完头开电吹风，洗衣服用洗衣机时都要用到安培力，这就是电动机。也就是常说 的电机。谁能说说电动机的原理？（0.5 分钟） 学生：讨论，分析。估计学生会套用磁电式电流表的结构原理。 （3 分钟） 教师：我们可以提出进一步的分析？电表要稳定时才能测量，所以加入了产生 扭转力矩的游丝。电机则要持续运转，所以不会加游丝。如果没有了阻力，电机会 不会就一直这么顺着安培力转动下去呢？（0.5 分钟） 学生思考分析：分析表明，当线圈在磁场中在安培力作用下转过半圈后受力方向相 反，线圈将减速旋转到停止，然后反转。如图。这显然不符合电机的要求。 （2 分 N N N S SN Ia Ib 钟） 教师提问：
17、该如何克服这个难题，让一个线圈沿一个方向一直转动下去？（0.5 分 钟） 学生思考回答：如上图，如果我们能在线圈转过与磁场方向垂直的位置后，如果改变 线圈电流方向，线圈就可以沿一个方向一直运动下去。 （1 分钟） 老师：电刷与换向器的作用要注意什么呀？（0.5 分钟） 学生：电机运动的机械能不是凭空产生的，而是要靠消耗电能为前提的。即电动机是 将电能转化为机械能的用电器。通电导线，通电线圈在磁场中的运动都是由电能转化 为动能。 （2 分钟） 【课堂练习】 （10 分钟） 巩固提升借助下列例题达到让学生体会有效长度的意义、能熟练判断电流磁场 是否垂直的问题、能够运用所学知识将实际问题数学化解题。 师生小结（3分钟）： 【课后作业】：1、请大家课后预习第3节 反思：
