第三章第三节-探究安培力.doc

第三节 探究安培力
　　一、教学目标
　　（一）知识目标
　　1、理解磁感应强度B的定义及单位．
　　2、知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小．
　　3、知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线的分布情况．
　　4、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小 ．
　　5、会用左手定则熟练地判定安培力的方向．
　　（二）能力目标
　　1、通过演示磁场对电流的作用的实验，培养学生利用控制变量法总结归纳物理规律的能力．
　　2、通过学习左手定则，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力．
　　（三）情感目标
　　通过阅读材料介绍奥斯特发现电流磁效应，说明科学家之所以能取得辉煌的成就，除了本身所具有的聪明才智外，刻苦勤奋地学习和工作，善于捕捉稍纵即逝的灵感更为重要，鼓励和激发学生从现在开始更加发奋地学习，将来为国家做贡献．
　　二、重点与难点
　　1、重点
　　（1）理解磁场对电流的作用力大小的决定因素，掌握电流与磁场垂直时，安培力大小为：
　　（2）掌握左手定则．
　　2、难点：对左手定则的理解．尤其是磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的空间关系．
4、突破方法：以演示实验为突破口，直观地引导学生掌握电流在磁场中所受安培力大小的决定因素；反复地借助实验，来理解左手定则，建立磁场方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景．
　　三、课时安排：1课时
　　四、教学用具：铁架台、三个相同的蹄形磁铁、电源、滑动变阻器、电键、导线．
　　五、课堂总体设计：教师先通过实验，学生观察分析、讨论、总结出安培力．
　　公式 ，再引入磁感强度B的定义式，通过讲解类比电场强度，启发学生理解公式 的意义，借助墙角（或桌角）帮助学生建立三维坐标空间，理解掌握左手定同．
　　六、教学步骤
　　本节教学是在上一节学习了磁场的概念及方向性的基础上，进一步认识磁场的强弱性质，根据磁场力的性质用定义法定义B描述磁场的强弱，用磁感线形象地反映磁场的强弱，同时利用定义式来计算安培力的大小 ，再用左手定则来确定磁场方向、电流方向和安培力的方向．
　　1、磁场对电流的作用
　　用条形磁铁可以在一定的距离内吸起较小质量的铁块，巨大的电磁铁却能吸起成吨的
　　钢块，表明磁场有强有弱，如何表示磁场的强弱呢？我们利用磁场对电流的作用力——安培力来研究磁场的强弱．
　　2、决定安培力大小的因素有哪些？
　　利用演示实验装置，研究安培力大小与哪些因素有关
　　（1）与电流的大小有关．
　　保持导线在磁铁中所处的位置及与磁场方向不变这两个条件下，通过移动滑动变阻器
　　触头改变导线中电流的大小．
　　请学生观察实验现象．导线摆动的角度大小随电流的改变而改变，电流大，摆角大；电流小，摆角小．
　　实验结论：垂直于磁场方向的通电直导线，受到磁场的作用力的大小眼导线中电流的大小有关，电流大，作用力大；电流小，作用力也小．
（2）与通电导线在磁场中的长度有关．
　　保持导线在磁铁中所处的位置及方向不变，电流大小也不变，改变通电电流部分的长度．学生观察实验现象．导线摆动的角度大小随通电导线长度而改变，导线长、摆角大；导线短，摆角小．
　　实验结论：垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场的作用力的大小限通电导线在磁场中的长度有关，导线长、作用力大；导线短，作用力小．
　　（3）与导线在磁场中的放置方向有关．
　　保持电流的大小及通电导线的长度不变，改变导线与磁场方向的夹角，当夹角为0°时，导线不动，即电流与磁场方向平行时不受安培力作用；当夹角增大到90°的过程中，导线摆角不断增大，即电流与磁场方向垂直时，所受安培力最大；不平行也不垂直时，安培力大小介于 和最大值之间．
　　3、磁感应强度
　　总结归纳以上实验现象，用L表示通电导线长度，I表示电流，保持电流和磁场方向垂直，通电导线所受的安培力大小FIL
　　用B表示这一比值，有 ．B的物理意义为：通电导线垂直置于磁场同一位置，B值保持不变；若改变通电导线的位置，B值随之改变．表明B值的大小是由磁场本身的位置决定为．对于电流和长度相同的导线，放置在B值大的位置受的安培力F也大，表明磁场强．放在B值小的位置受的安培力F也小，表明磁场弱．因而我们可以用比值 来表示磁场的强弱．把它叫做磁感应强度．
　　定义：磁感应强度
　　单位：特斯拉，符号为T

　　常见的地磁场磁感应强度大约是 ，永磁铁磁极附近的磁感应强度大约是 ．
　　用磁感线也可直观地反映磁场的强弱和方向，磁感线越密处，磁感应强度大、磁场强．若磁感应强度大小和方向处处相同，称为匀强磁场．根据匀强磁场的特点，请同学们画出匀强磁场的磁感线的空间分布．
在非匀强磁场中，用 量度磁感应强度时，导线长L应很短，电流近似处在匀强磁扬中．
　　4、安培力的大小和方向．
　　根据磁感应强度的定义式，可得通电导线垂直磁场方向放置时所受的安培力大小为：

　　举例计算安培力的大小．
　　安培力的方向如何呢？还过前面的演示实验现象可知，通电导线在磁场中受到的安培力方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系．人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律——左手定则．
　　左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，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方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．
　　应该注意的是：若电流方向和磁场方向垂直，则磁场力的方向、电流方向、磁场方向三者互相垂直；若电流方向和磁场方向不垂直，则磁场力的方向仍垂直于电流方向，也同时垂直于磁场方向．
　　5、总结、扩展
　　本节课我们学习了磁场对电流的作用——安培力，通过研究安培力的大小，我们定义了反映磁场强弱的物理量——磁感应强度 ，同时，我们可以据此求解安培力的大小 ，安培力的方向用左手定则来确定．
　　如果磁场方向不与电流方向垂直，安培力的大小 ，方向仍可用左手定则判定．