通电导线在磁场中受到力教学设计.doc

通电导线在磁场中受到的力教学设计一教学目标1.知识与技能.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.会推导安培力公式F=BILsin，并会用安培力公式F=BILsin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.二教学重难点重点：会计算安培力的大小；知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。难点：会判断安培力的方向（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。3 教学过程1. 安培力的引入（5min）【师】：哪位同学可以告诉我电场强度是如何定义的？【生】：放入电场某点的电荷受到的电场力F与带电量q之比。【师】：我们之前通过电场强度的定义类比，得到了磁感应强度的定义。哪位同学可以回忆一下磁感应强度的定义？【生】：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F与电流I和导线长度L乘积IL之比。【师】：式中的通电导线在磁场当中所受的磁场力F就是我们今天要学习的内容，我们给它一个名字叫做：安培力。其实，在我们的生活当中有很多方面都用到了安培力，比如说电动机。（播放自制简易电动机的视频。）2 安培力的大小【师】：对于安培力的大小，我们先从最简单的，我们已经接触过的开始，就是当磁场与导线相互垂直的时候，从磁感应强度的定义式变形就可以看出，F=BIL。也就是说，当磁场与导线相互垂直，知道了导线所处的位置的磁感应强度B，知道了导线的长度L，知道了导线中通过的电流的大小I，就可以求出导线受到的安培力大小为F=BIL。 下面，我们来补充一个知识点：当磁场与导线相互平行的时候，导线所受的安培力大小为0。 从而，我们就可以看出，平行于导线的磁场对电流没有作用力，垂直于导线的磁场对电流才会有作用力。B 那么，请同学们自行在草稿纸上推导一下，当磁场与导线既不平行，又不垂直，而是有一个夹角为时，导线受到的安培力大小又是怎么样的呢？（在黑板上画出示意图）【生】：自行推导。【师】：因为我们已经总结过了：平行于导线的磁场对电流没有作用力，垂直于导线的磁场对电流才会有作用力。所以我们只要把磁场分解为平行于导线的一部分和垂直于导线的一部分，然后计算垂直于导线的那部分磁场对导线的安培力大小就可以了。既然我们要求的这一部分磁场是垂直于导线的，那么我们就可以用磁场垂直于导线时安培力的计算公式F=BIL来做，只不过这里的B不是图上的B，而是垂直于导线的那一部分磁场，即，其中（0，90）。当=0，sin=0，此时磁场与导线平行，F=0.当=90，sin=1，此时磁场与导线垂直，F=BIL。 有的题目里可能不把导线与磁场的夹角设为，而是设它的互余的角为，那么这个时候我们又该如何求导线所受安培力的大小呢？归根结底还是一样的方法。（请同学们自行推导）。 我们把磁场分解为平行于导线的一部分和垂直于导线的一部分，然后计算垂直于导线的那部分磁场对导线的安培力大小。然后用磁场垂直于导线时安培力的计算公式F=BIL来做，只不过这里的B不是图上的B，而是垂直于导线的那一部分磁场，即。 我们来总结一下：当磁场与导线相互垂直时，=90，此时安培力最大，大小为F=BIL，当磁场与导线相互平行时，=0，此时安培力最小，大小为F=0，当磁场与导线之间有一个夹角为时，安培力的大小介于二者之间，大小为。3 安培力的方向【师】：哪位同学可以猜测一下安培力的方向与哪些因素有关？【生】：与电流的方向和磁场的方向有关。【师】：演示研究安培力方向的实验的视频。 可见安培力的方向和电流的方向以及磁场的方向都有关系，为了整合这两个因素对安培力方向的影响，判断通电导线所受到的安培力的方向，我们就引入左手定则：大拇指与四指垂直，五指与掌心在同一个平面内，四指方向为电流的方向，磁感线垂直穿入掌心，大拇指的方向就是安培力的方向。磁感线可以和电流不垂直，但是安培力始终垂直于磁感线和电流构成的这个平面，安培力始终垂直于磁场和电流。 我们再来回顾一下我们演示的实验，用自己所学的左手定则的知识来验证一下，看看是否能判断出金属棒的运动方向。【生】：自行研究。【师】：其实安培力的应用除了电动机以外还有很多，比如磁电式电流表。电流表是测量电流大小的仪器，电流表里有一个线圈，要测量的电流就是通到这个线圈里的，线圈通上电流之后会在磁场中受到安培力的作用而发生转动。线圈通过一根弹簧固定，当线圈发生转动时，弹簧也会发生弹性形变，从而产生了弹力，抵抗线圈的转动。弹簧产生的形变带动指针发生偏转，当给线圈通入的电流越大，线圈所受安培力就越大，那么弹簧形变就越大，指针偏转的角度就越大，那电流表的示数也就越大。这就是磁电式电流表的工作原理。 下面请同学们自行复习老师课上教授的内容。 布置习题： 1.质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止。图中标出了四种可能的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是（B ） 2. 如图所示，在同一水平面上的两根导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导