三、磁场对通电导线的作用.doc

磁场对通电导线的作用力
教学设计思路：
物理概念及规律的学习，是学生根据头脑中已有的知识构建新知识与经验的过程，为此我们根据初中时学生对安培力及磁场概念的认识为基础，以实验实景为情景，整合教学资源来支撑学生的构建活动。在实验探究安培力的方向时，通过电流方向、磁场方向、安培力方向三者各种不同组合的关系，经归纳总结顿悟得到左手定则；再用控制变量法在专用装置上探究安培力的大小与三个因素之间的定性定量关系，从而得到安培力。期间，将师生合作探究与学生分组探究相结合，给学生更多的真实体验，教学实施中，鼓励学生在问题中思维，在情境中归纳，在实验中发现，在活动中交流与合作，从中体验科学探究的成功与喜悦，学会向科学家那样用科学的方法探究这个未知世界。
学习目标
【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.[来源:学,科,网Z,X,X,K]
2、会用安培力公式F=BIL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。
【过程与方法目标】
1.通过对电动机工作原理的了解，学生会主动提出疑问，主动探究安培力的产生。
2.通过运用左手定则，学生更加直观、深入的了解安培力的作用特点。
3.通过实验探究安培力的产生条件，学生亲身感受安培力的存在，并自行归纳出安培力的作用特点。
【情感态度价值观目标】
1.通过观看视频，激起学习安培力的兴趣，引发主动探究的动机。
2.实验探究安培力的产生，学生能亲身感受安培力的存在和作用特点，提高探究能力和解决问题的能力，加深对安培力的理解和记忆。
3.了解安培力的应用，增加对物理的学习兴趣，养成科学严谨的探究态度。
教学重点：
1. 掌握左手定则。
2. 安培力的方向确定和大小的计算。
教学难点：
左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。
教具：
磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。[来源:学科网ZXXK]
教学方法：实验探究、问答、讨论
学习过程
安培力概念引入
图片1：电流表及内部构造
图片2：电风扇及内部构造
图片3：抽水电动机
图片4：动车
教师演示：自制简易电动机通电，在磁场的辅助下转动。
通过以上内容，让学生思考这些设备的驱动力从哪里来的？引今天我们就来研究一下这个力——安培力。
新课教学
1.实验探究安培力的产生条件
(1)老师提出探究课题：是不是只要是通电导体，在磁场中一定会受力呢?力的方向有什么规律呢?
(2)教师引导学生进行分组，了解实验器材，设计实验方案。
(3)各组学生分别进行实验，过程如下。
①组装实验装置，包括电源、导线、开关、U型磁铁、导体棒和支架。
②U型磁铁平放，磁感线为上下方向，将导体棒水平放到磁场中与磁感线垂直，闭合开关，观察受力情况(受力摆动)。
③U型磁铁平放，磁感线为上下方向，将导体棒倾斜放入磁场中，闭合开关，观察受力情况(受力摆动)。
④U型磁铁倒着放，磁场为水平方向，将导体棒水平放在磁场中，方向与磁感线共向，观察受力情况(不摆动)。
⑤填写实验报告，分析实验现象，总结归纳实验结论。
(4)小组代表讲述实验过程，描述实验现象，得出探究结论：我们小组通过通电导体和磁感线的相对位置关系，探究了不同位置时导体棒的受力特点。发现，当导体棒与磁场垂直或者有一定角度时，都会受到力的作用。导体棒与磁场平行时，不会受到力的作用。也就是说，安培力的产生条件是通电导体与磁场不平行。
2.安培力的方向
演示：按照右图所示进行实验。

（1）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
（2）上下交换磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
总结F、B、I方向关系
左手定则
安培力的方向可用左手定则判定．伸开左手，四指并拢，使拇指与其余四个手指垂直，并处于同一平面内．把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则左手拇指所指的方向就是安培力的方向．:
例1：在图中，标出了磁场方向和通电直导线的电流方向，试指出出导线的受力方向或指出哪种情况导线不受安培力．[来源:学|科|网Z|X|X|K]
I
B
⊙I B
××××××
××××××
××××××
××××××

××××××
××××××
××××××
××××××

A图 B图 C图
3、安培力的大小
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
F=ILB
（2）平行时：F＝0
4、磁场的定量描述——磁感应强度
(1)定义：一段通电直导线放在磁场里所受的安培力F＝BIL，其中B与导线中的电流和导线的长度无关，仅与磁场有关，表示磁场的强弱和方向，称为磁感应强度．
(2)公式：B＝.
(3)单位：特斯拉；符号T.
(4)磁感应强度的方向与磁场的方向一致．
例2：关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)
A．由B＝可知，B与F成正比，与IL成反比
B．通电导线放在磁场中的某点，此点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，此点的磁感应强度就为零
C．通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场(即B＝0)
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关
例3、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M的电流，则( )
A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
5、磁电式电流表[来源:学科网]
（1）磁电式电流表的构造：

［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？

［问题］该磁场是否匀强磁场？

[来源:学科网][来源:Z+xx+k.Com]

［问题］该磁场的特点？

（2）电流表的工作原理
A、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
B、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
C、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
表盘的刻度均匀，θ∝I
课堂练习
1、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

2、在匀强磁场中，有一段5㎝的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场作用力是0.1N，那么磁感应强度B= T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B= T，导线受到的安培力F= N。

3、质量为0.5㎏的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置，金属杆上通以I=4A的恒定电流，如图所示，匀强磁场B垂直轨道平面，金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2，杆做匀速运动，求：匀强磁场的磁感应强度B的大小。