物理磁场对电流的作用教案.docx

物理磁场对电流的作用教案
(一)教学目的
1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关，转变电流方向或转变磁感线方向，导体的受力方向随着转变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。
5.培育学生观看力量和推理、归纳、概括物理学问的力量。
(二)教具
小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多)，两根铝箔条(用透亮胶与铝箔筒的两端相连接)，支架(吊铝箔筒用)，如课本图12-10的挂图，线圈(参见图12-2)，抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程
1.引入新课
本章主要讨论电能；第一节和其次节我们讨论了获得电能的原理和方法，第三节我们讨论了电能的输送。电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们讨论了电灯、电炉、电话等用电器，今日我们要讨论另一种用电器--电动机。
出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。
提问：电动机是依据什么原理工作的呢？
叙述：要答复这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特试验的发觉--电流四周存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使四周小磁针受力而转动)。依据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应当对电流有力的作用。下面我们通过试验来讨论这个推断。
2.进展新课
(1)通电导体在磁场里受到力的作用
板书课题：〈第四节 磁场对电流的作用〉
介绍试验装置，将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上，使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图12-9)。用铝箔筒作通电导体是由于铝箔筒轻，受力后简单运动，以便我们观看。
演示试验1：用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路)，让学生观看铝箔筒的运动状况，并答复小黑板上的题1：给静止在磁场中的铝箔筒通电时，铝箔筒会_____，这说明_____。
板书：〈1.通电导体在磁场中受到力的作用。〉
(2)通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关
教师说明：下面我们进一步讨论通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关。
演示试验2：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观看铝箔筒运动后答复小黑板上的题2：保持磁感线方向不变，交换电池两极以转变铝箔筒中电流方向，铝箔筒运动方向会______，这说明______。保持铝箔筒中电流方向不变，交换磁极以转变磁感线方向，铝箔筒运动方向会______，这说明______。
归纳试验2的结论并板书：〈2.通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。〉
(3)磁场对通电线圈的作用
提问：应用上面的试验结论，我们来分析一个问题：假如把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力状况是怎样的呢？
出示方框线圈在磁场中的直观模型(磁极用两堆书代替)，并出示如课本上图12-10的挂图(此时，图中还没有标出受力方向)。
引导学生分析：通电时，图甲中ab边和cd边都在磁场中，都要受力，由于电流方向相反，所以受力方向也确定相反。提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？
演示试验3：将电动机上的电刷、换向器拆下(实质是线圈)后通过，让学生观看线圈的运动状况。
教师指明：线圈转动正是由于两条边受力方向相反，边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。
提问：线圈为什么会停下来呢？
利用模型和挂图分析：在甲图位置时，两边受力方向相反，但不在一条直线上，所以线圈会转动。当转动到乙图位置时，两边受力方向相反，且在同始终线上，线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。
板书结论：〈3.通电线圈在磁场中受力转动，到平衡位置时静止。〉
(4)争论
①教材中的“想想议议“。
②小黑板上的题3：通电导体在磁场中受力而运动是消耗了______能，得到了______能。
3.小结：板书的四条结论。
4.作业(思索题)：电动机就是依据通电线圈在磁场中受力而转动的道理工作的。但实际制成电动机时，还有些问题需要我们解决，比方：通电线圈不能连续转动，而实际电动机要能连续转动，这个问题同学们先思索，下节我们讨论。
(四)说明
1.受力方向与电流方向和磁感线方向垂直，这一点不能从试验直接得到(由于运动方向并不肯定是受力方向)，且与后面学习联系不大，本教案没讲这一点。
2.教案最终的思索题是为下节学习作预备。
物理磁场对电流的作用教案2
课前预习
一、安培力
1．磁场对通电导线的作用力叫做___○1____．
2.大小：（1）当导线与匀强磁场方向________○2_____时，安培力最大为F=_____○3_____.
（2）当导线与匀强磁场方向_____○4________时，安培力最小为F=____○5______.
(3) 当导线与匀强磁场方向斜交时，所受安培力介于___○6___和__○7______之间。
3．方向：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指__○8____，并且都跟手掌在___○9___，把手放入磁场中，让磁感线___○10____，并使伸开的四指指向 _○11___的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的__○12___方向．
二、磁电式电流表
1.磁电式电流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____构成.
2．蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向匀称地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角θ成正比，I越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是匀称的，当线圈中的电流方向转变时，安培力的方向随着转变，指针偏转方向也随着转变，又可知道被测电流的方向。
3、磁电式仪表的优点是____○18________,可以测很弱的电流，缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。
课前预习答案
○1安培力○2垂直○3BIL○4平行○50○60○7BIL○8垂直○9同一个平面内○10垂直穿入手心○11电流○12受力○13蹄形磁铁 ○14 铁芯○15绕在线框上的线圈○16螺旋弹簧○17指针○18灵敏度高
重难点解读
一、 对安培力的熟悉
1、 安培力的性质：
安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力。
2、 安培力的作用点：
安培力是导体中通有电流而受到的力，与导体的中心位置无关，因此安培力的作用点在导体的几何中心上，这是由于电流始终流过导体的全部局部。
3、安培力的方向：
（1）安培力方向用左手定则判定：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都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，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。
（2）F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向（B、I不平行时），可用左手定则确定F的唯一方向：F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面（如下图），但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向。由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。同理，已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。
（3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。只要两导线不是相互垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线相互垂直时，用左手定则判定。
4、安培力的大小：
（1）安培力的计算公式：F＝BILsinθ，θ为磁场B与直导体L之间的夹角。
（2）当θ＝90°时，导体与磁场垂直，安培力最大Fm＝BIL；当θ＝0°时，导体与磁场平行，安培力为零。
（3）F＝BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等，故该公式一般只适用于匀强磁场。
（4）安培力大小的特点：①不仅与B、I、L有关，还与放置方式θ有关。②L是有效长度，不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0
二、通电导线或线圈在安培力作用下的运动推断方法
（1）电流元分析法：把整段电流等效为多段很小的直线电流元，先用左手定则推断出每小段电流元所受安培力的方向，从而推断出整段电流所受合力方向，最终确定运动方向.
（2）特别位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特别位置后推断其安培力方向，从而确定运动方向.
（3）等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。
（4）转换讨论对象法：由于电流之间，电流与磁体之间相互作用满意牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向.
典题精讲
题型一、安培力的方向
例1、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如下图。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？
解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，依据“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”，可判定电子流向左偏转。（此题用其它方法推断也行，但不如这个方法简洁）。
答案：向左偏转
规律总结：安培力方向的判定方法：
（1）用左手定则。
（2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。
（3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。
题型二、安培力的大小
例2、如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面对里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且 。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力
A. 方向沿纸面对上，大小为
B. 方向沿纸面对上，大小为
C. 方向沿纸面对下，大小为
D. 方向沿纸面对下，大小为
解析：该导线可以用a和d之间的直导线长为 来等效代替,依据 ,可知大小为 ,方向依据左手定则.A正确。
答案：A
规律总结：应用F=BILsinθ来计算时，F不仅与B、I、L有关，还与放置方式θ有关。L是有效长度，不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0
题型三、通电导线或线圈在安培力作用下的运动
例3、如图11-2-4条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会＿＿(增大、减小还是不变？)水平面对磁铁的摩擦力大小为＿＿。
解析：此题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线（如图中粗虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以相互吸引。
答案：减小 零
规律总结：分析通电导线或线圈在安培力作用下的运动常用方法：（1）电流元分析法，（2）特别位置分析法， （3）等效法，（4）转换讨论对象法
题型四、安培力作用下的导体的平衡问题
例4、 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图8－1－32所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能转变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
解析：从b向a看侧视图如下图．
(1)水平方向：F＝FAsin θ①
竖直方向：FN＋FAcos θ＝mg②
又 FA＝BIL＝BERL③
联立①②③得：FN＝mg－BLEcos θR，F＝BLEsin θR.
(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上．则有FA＝mg
Bmin＝mgREL，依据左手定则判定磁场方向水平向右．
答案：(1)mg－BLEcos θR BLEsin θR (2)mgREL 方向水平向右
规律总结：对于这类问题的求解思路：
（1）若是立体图，则必需先将立体图转化为平面图
（2）对物体受力分析，要留意安培力方向确实定
（3）依据平衡条件或物体的运动状态列出方程
（4）解方程求解并验证结果
稳固拓展
1. 如图，长为 的直导线拆成边长相等，夹角为 的 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 ，当在该导线中通以电流强度为 的电流时，该 形通电导线受到的安培力大小为
（A）0 （B）0.5 （C） （D）
答案：C
解析：导线有效长度为2lsin30°=l，所以该V形通电导线收到的安培力大小为 。选C。
此题考察安培力大小的计算。
2．．一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的状况，正确的选项是( )
A．假如B＝2 T，F肯定是1 N
B．假如F＝0，B也肯定为零
C．假如B＝4 T，F有可能是1 N
D．假如F有最大值时，通电导线肯定与B平行
答案：C
解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0Ib.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时；导线a恰好不再受安培力的作用．则与加磁场B以前相比拟( )
A．b也恰好不再受安培力的作用
B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上
C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下
D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下
答案：D
解析：当a不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时推断所加磁场垂直纸面对外，因Ia>Ib，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面对里，b受安培力向下，且比原来小．应选项D正确．
7． 如下图，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小一样，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面对外，b导线电流方向垂直纸面对内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的选项是( )
A．导线a所受合力方向水平向右
B．导线c所受合力方向水平向右
C．导线c所受合力方向水平向左
D．导线b所受合力方向水平向左
答案：B
解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要留意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向．可以确定B是正确的．
8．如下图，在空间有三根一样的导线，相互间的距离相等，各通以大小和方向都一样的电流.除了相互作用的磁场力外，其他作用力都可忽视，则它们的运动状况是______.
答案： 两两相互吸引,相聚到三角形的中心
解析：依据通电直导线四周磁场的特点，由安培定则可推断出，它们之间存在吸引力.
9．如下图，长为L、质量为m的两导体棒a、b,a被置在光滑斜面上，b固定在距a为x距离的同一水平面处，且a、b水平平行，设θ＝45°，ａ、b均通以大小为I的同向平行电流时，a恰能在斜面上保持静止.则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为 .
答案：
解析： 由安培定则和左手定则可判知导体棒a的受力如图，由力的平衡得方程：
mgsin45°=Fcos45°，即
mg=F=BIL 可得B＝ .
10．一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为l.线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直.在下列图中，垂直于纸面对里，线框中通以电流I，方向如下图.开头时线框处于平衡状态，令磁场反向，磁感强度的大小仍为B，线框到达新的平衡.在此过程中线框位移的大小Δx______，方向______.
答案： ；位移的方向向下
解析：设线圈的质量为m，当通以图示电流时，弹簧的伸长量为x1，线框处于平衡状态，所以kx1=mg-nBIl.当电流反向时，线框到达新的平衡，弹簧的伸长量为x2，由平衡条件可知
kx2=mg+nBIl.
所以k(x2-x1)=kΔx=2nBIl
所以Δx=
电流反向后，弹簧的伸长是x2＞x1，位移的方向应向下.
物理磁场对电流的作用教案3
目标：
1．通过演示试验，确认磁场对电流有力的作用。
2．了解通电导体在磁场中受到力的方向跟哪些因素有关。
3．通过演示试验，知道矩形线圈在磁场中的转动状况。
4．知道直流电动机的构造及工作原理，了解换向器的作用。
5．通过观看演示试验，培育学生的观看力量和分析问题力量。激发学生探究自然规律的兴趣。
教学重点：磁场对电流的作用；通电导体在磁场中的受力方向与什么有关
教学难点：磁场对通电线圈的作用分析；直流电动机换向器的`作用分析
教学过程：
一、预习沟通：
1．磁场对电流有 的作用。力的方向与 和 有关。
2．直流电动机的构造：磁极、线圈、换向器、电刷。
3．直流电动机通电转动时，
工作原理：________________________________。
能量转化：________________________________。
平衡位置是指_____________________________________________________。
转向跟________________和________________有关。
转速跟________________和________________有关。
二、互动突破：
活动一：观看磁场对通电直导线的作用
（1）如下图组装试验器材。
（2）给直导线通电，会发觉直导线 。
（3）磁场方向不变，转变直导线中的电流方向，会发觉直导线 。
（4）电流方向不变，转变磁场方向，会发觉直导线 。
试验说明：磁场对电流 ，力的方向与 和 有关。
活动二：观看磁场对通电线圈的作用
观看与思索：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如下图。闭合开关，观看到的现象是：
通电线圈 （能/不能）在磁场中转动；
通电线圈 （能/不能）在磁场中持续转动下去。
活动三：怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动？
（1）信息快递：
通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到磁场的作用力是一对 ，这个位置称为 。
（2）分析：当线圈刚转过平衡位置时，假如马上转变______________________，那么通电线圈就能在磁场力的作用下连续转动下去。完成这一任务的装置就是____________。它的作用是________________________________________________________________。
（3）直流电动机的工作原理是 ，它工作时将 能转化为 能。
三、当堂评价：
完成“”
四、总结提高：
五、当堂训练：
1．通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟 和 有关．假如这两者其中之一的方向转变，则力的方向 ；假如这两者的方向同时转变，则力的方向______。
2．电动机是利用______________________的原理制成的．电动机工作时主要是把______能转化为_________能．直流电动机是用 定期转变线圈中的电流方向，从而使电动机能够连续不停地转动．
3．以下设备中没有使用电动机的是（ ）
A．电风扇、收录机 B．空调器、计算机
C．电冰箱、微波炉 D．电话机、电视机
4．通电导体在磁场里所受力的方向（ ）
A．跟电流方向和磁感线方向有关 B．只跟电流方向有关，跟磁感线方向无关
C．只跟磁感线方向有关，跟电流方向无关 D．跟电流方向和磁感线方向都无关
5．电动机的作用是：
物理磁场对电流的作用教案4
教学要求：
1、知道磁场对电流存在力的作用，知道通电导体在磁场中受力方向与电流方向，以及磁感线方向有关系。转变电流方向，或转变磁感线方向，导体的受力方向随着转变。能说明通电线圈在磁场中转动的道理。
2、知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。
3、培育、训练学生观看力量和从试验事实中，归纳、概括物理概念与规律的力量。
教学过程
一、引人新课
首先做直流电动机通电转动的演示试验，接着提出问题：
电动机为什么会转动？
要答复这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特试验的发觉——电流四周存在着磁场，并通过磁场对磁体发生作用，即电流对磁体有力的作用，再让我们逆向思考，磁体对电流有无力的作用呢？即磁体通过其磁场对电流有无力的作用呢？
现在就让我们共同沿着这一逆向思考所形成的猜测，设计试验，进展探究性的讨论。
板书：四、讨论磁场对电流的作用
二、演示试验
板书：
1、试验讨论：
1、介绍试验装置的同时说明为什么选择这些试验器材，渗透试验的设计思想。
2、用小黑板或幻灯出示观看演示试验的记录表格，如下：
3、根据试验过程，把课本1、2两个试验，用边演示，边指导观看，边提出问题的方式，连续完成。要求学生完成观看演示试验的记录和思索答复表中的问题：
“通电铜棒在磁场中，运动的缘由是什么？”
这样做，一是引导学生发觉磁场对电流也存在力的作用，二是进一步稳固、深化力的概念。
4、对学生通过观看，归纳概括出的结果，要做小结：（板书小结如下）
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁感线方向是相互垂直的、不管是转变电流方向，还是转变磁场方向，都会转变力的方向
三、应用
板书：
2、试验结论的应用：
1、出示线圈在磁场中的演示试验装置，并提出问题让学生思索：
应用上面试验讨论的结论，分析推断通电的线圈在磁场中会发生什么现象？
2、出示方框线圈在磁场中的直观模型，并用小黑板或幻灯片把模型的平面图展现出来，以助学生思索。
3、在学生作出推断的根底上，演示通电线圈在磁场中所发生的现象，来证验学生的分析，推断是否正确。（关于这个试验装置见前面的“试验”）
4、在试验验证的根底上过渡到教材中的“想想议议”上来，无论学生解释得完整，或者不完整都没有关系，可以留下来课后争论，为下一节课连续分析埋下伏笔、
四、争论
板书：问题争论
怎样旧能的转比与守恒的观点，来说明通电导体和通电线圈在磁场中发生运动的现象？启发争论的子问题：l、通电导体和通电线圈发生运动时，消耗了什么能？得到了什么能？2、你所说的消耗的能和你所说的得到的能守恒吗？为什么？
五、小结
板书：课堂小结
学生小结，或师生共同小结，本节课学到了什么？
板书设计
四、讨论磁场对电流的作用
1、试验讨论2、试验结论的应用3、问题争论
结论：____________问题：_____________①____________
________________________________②______________
____________想想议议________4、课堂小结
______________________________________________
______________________________________________