高中物理 3.4《磁场对通电导线的作用力》复习教学案 新人教版选修31.doc

高中物理人教版选修3-1复习3.4磁场对通电导线的作用力教学案一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆二、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式f=bilsin。2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。3、了解磁电式电流表的工作原理。（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系左手定则。（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式f=bilsin，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。教学难点用左手定则判定安培力的方向。五、教学方法 实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。这节课我们对安培力作进一步的讨论。（三）合作探究、精讲点播1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。演示实验： （1）改变电流的方向 现象：导体向相反的方向运动。（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向 现象：导体又向相反的方向运动。教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，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的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。例：判断下图中导线a所受磁场力的方向。 通电平行直导线间的作用力方向如何呢？演示实验：（1）电流的方向相同时 现象：两平行导线相互靠近。（2）电流的方向相反时 现象：两平行导线相互远离。引导学生利用已有的知识进行分析如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何? 说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。例题2:下列四幅图中通电导体受力方向表示正确的是 ( ) 例题1画出图中第三者的方向2、安培力的大小通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场b放置的通电导线l，所通电流为i时，它在磁场中受到的安培力f=bil当磁感应强度b的方向与导线平行时，导线受力为零。问题：当磁感应强度b的方向与导线方向成夹角时，导线受的安培力多大呢？教师投影图3.4-4，引导学生推导：将磁感应强度b分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则， 因不产生安培力，导线所受安培力是产生的，故安培力计算的一般公式为： 3、磁电式电流表中学实验室里使用的电流表是磁电式电流表，下面我们来学习磁电式电流表的工作原理。（1）电流表主要由哪几部分组成的？投影图3.4-5。 电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。（2）什么电流表可测出电流的强弱和方向？磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。如图。所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度b的大小是相等的。这样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。（4）磁电式仪表的优缺点是什么？磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。（四）反思总结、当堂检测（五）发导学案、布置作业课堂训练作业 1、课下阅读课本第98页，做一做用小磁针估测磁感应强度或旋转的液体小实验。2、完成p99“问题与练习”第1、2、4题。书面完成第3题。九、板书设计1、安培力的方向 左手定则2、安培力的的大小：3、磁电式电流表十、教学反思空间想象能力对本节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，需要一定的巩固训练。临清三中物理朱广明盛淑贞选修3-1第三章3.4 磁场对通电导线的作用力课前预习学案一、预习目标1、知道什么是安培力，写出安培力公式2、知道左手定则的内容3、了解磁电式电流表的工作原理。二、预习内容1磁场对 的作用力通常称为安培力。2 磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力 ；导线短，作用力 。用公式表示为 。3如果磁场方向与电流方向夹角为时，安培力的大小 ，方向仍可用 定则判定。4左手定则：让磁感线垂直穿入 ，四指指向 方向，拇指所指 的方向。 5 在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是的。三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。4、了解电视机显像管的工作原理。二、学习过程例1 如图2所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线ab水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看） （ ）图2a. 顺时针方向转动，同时下降 b. 顺时针方向转动，同时上升c. 逆时针方向转动，同时下降 d. 逆时针方向转动，同时上升解答：两个磁极对电流的安培力方向不同，把电流分为两部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向里。从上往下看，通电导线将沿着逆时针方向转动。当导线转到垂直于纸面的方向时，电流受力向下，导线将向下运动。所以c选项正确。 例2如图4所示，长l、质量为m的金属杆ab，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。当金属杆中通有方向ab的电流i时，每根金属丝的拉力大小为t。当金属杆通有方向ba的电流i时，每根金属丝的拉力大小为2t。求磁场的磁感应强度b的大小。图4解答：导体ab受重力、磁场力弹簧的的拉力而平衡。当ab中的电流方向由a到b时，磁场力向上。 2t+bil=mg 当ab中的电流由b到a时，磁场力向下。 4t=bil+mg 解方程组得例3如图5两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（ ）a 吸引 b 排斥 c 保持静止d 边吸引边转动 解答：两个线圈内的电流产生的磁场方向相同，互相吸引。也可以由一个电流受另一个的磁场力判断得相同的结论。三、反思总结四、当堂检测 1 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向bbbbe第1题fgh2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列说法中正确的有 ( ) a.通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同b.不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等c.通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同d.不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行3正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将 （ ）a 互相吸引 b互相排斥 c不发生相互作用 d无法判断4 如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的s极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是 （ ）a 向右飞行的正离子 b 向左飞行的正离子第5题c 向右飞行的负离子 d. 向左飞行的负离子第4题5 如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为f1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为f2，则此时b受到的磁场力大小变为 （ ）a. f2 b. c. d. 课后练习与提高cbd第1题1. 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中,此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力.使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( ) a适当增大电流,方向不变b适当减小电流,方向反向c电流大小、方向不变d使原电流反向，并适当减弱磁场第2题2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90的过程中，导线所受的安培力 （ ） a大小不变，方向也不变b大小由零渐增大，方向随时改变c大小由零渐增大，方向不变d大小由最大渐减小到零，方向不变3.如图所示，有一根直导线上通以恒定电流i，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场b垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是 ( )a.a点 b.b点 c.c点 d.d点第3题第6题4.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 ( )a.安培力的方向就是该处的磁场方向 b.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面c.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零d.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5.一根用导线绕制的螺线管，水平放置，在通电的瞬间，可能发生的情况是 ( )a.伸长 b.缩短 c.弯曲 d.转动6.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为l，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是 （ ）a.b=mgtan/il，方向垂直斜面向下b.b=mgtanil，方向竖直向下c.b=mgil，方向水平向左d.b=mgcos/il，方向水平向右7如图所示，长直导线通电为i1，通过通以电流i2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流i1、i2时，环所受安培力 （ ）第8题a.沿半径方向向里 b.沿半径方向向外 c.等于零 d.水平向左 e.水平向右第7题8.条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，如图所示，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止.下列结论正确的是 （ ） b.磁铁对水平面的压力增大c.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力 d.磁铁所受的合外力增加9如图所示，边长为a的正方形线框通以恒定电流i，在匀强磁场中以oo为轴按图示位置转动，则（设无外力作用） （ ）a电流的方向是逆时针方向b图示位置，线框所受磁力矩为bia2c当线框转过90角时，所受磁力矩为mbia2d线框必定匀速转动第9题第10题10.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设