高二物理第四节 磁场对通电导线的作用力教案新人教版选修3

教学目标 教学目标 1 观察安培力方向和哪些因素有关的实验 记录实验现象并得出相关结论 知道安培力的方向与电流 磁感应强度的方向都垂直 会用左手定则判断安培力的方向 2 推导匀强磁场中安培力表达式 计算匀强磁场中安培力的大小 3 知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电流大小和方向的基本原理 教学重点和难点 教学重点和难点 1 安培力的大小和方向是本节重点 2 弄清安培力 电流 磁感应强度三者方向的空间关系式本节难点 方法培养与情感教育 方法培养与情感教育 1 对安培力的大小在推导过程中体会等效替代和从特殊到一般的思维方法 2 对安培力的方向学习过程中培养学生的空间思维能力 课前准备 课前准备 复习 1 磁感应强度的定义式 2 安培定则的内容 预习 1 安培力 2 安培力的方向怎样判定 教学过程教学过程 一 一 探究安培力的方向探究安培力的方向 1 演示实验 y B y B y B y B x F x F x F x F z I z I z I z I 甲 乙 丙 丁 2 提出问题 1 垂直磁场方向的通电导线受力吗 2 电流方向 磁场方向 受力方向在同一条直线上吗 在同一平面吗 三者方向关系如何 在上面四图中画出并分析实验结果 3 结论 左手定则 4 拓展 1 磁场方向和导线方向平行时 安培力怎样 2 磁场方向和导线方向不垂直时 安培力方向如何判定 例题例题 1 1 判定以下通电导线所受安培力的方向 B B B B I A B C D 例题例题 2 2 如图所示 两条平行的通电直导线之间会通过磁场 发生相互作用 在什么情况下两条导线相互吸引 什么情况下 相互排斥 请你运用学过的知识进行讨论并做出预测 然后用 实验检验你的预测 结论 二 探究安培力的大小二 探究安培力的大小 1 由磁感应强度 B 的定义式可得电流与磁场垂直时安培力的大小 F 2 电流与磁场平行时安培力的大小 F B 3 如图磁场与电流方向夹角为 不等于 90 0 时 F 例例 3 3 如图所示 在匀强磁场中用两根柔软的细线将 金属棒 ab 悬挂在水平位置上 金属棒长 L 0 5m 质量 m 0 01kg B 0 4T 欲使悬线的张力为零 求金属棒中 的电流的大小与方向 g 10m s 2 跟踪练习 如图所示 铜棒的质量为 m 0 1kg 静止在 L 8cm 的水平导轨上 两者之间的动摩擦因数 0 5 现在铜棒中通以 I 5A 的电流 要使铜棒滑动 可在两导轨间加一个竖直向上的匀强磁场 求所 加匀强磁场的磁感应强度 B B I ab I 二 二 磁电式电流表磁电式电流表 阅读材料 1 如图 磁电式电流表中磁铁与铁心之间是均匀辐向磁 场 所谓均匀辐向分布 就是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 B的大小是相等的大小是相等的 所以表盘刻度均匀 表盘刻度均匀 2 磁电式电流表的工作原理 当电流通过线圈时线圈上跟铁心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 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 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 3 磁电式仪表的优缺点 优点是灵敏度高 优点是灵敏度高 可测出很弱的电流 缺点是线圈的导线很细 缺点是线圈的导线很细 允许通过的电流很弱 几十微安到几毫安 允许通过的电流很弱 几十微安到几毫安 例例 4 4 如图所示 甲是磁电式电流表 结构图 图乙是磁极间的磁场分布图 以下选项中正确的是 指针稳定后 线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的 通电线圈中的电流越大 电流表指针偏转角度越大 在线圈转动范围内 各处的磁场都是匀强磁场 在线圈转动的范围内 线圈所受磁力矩与电流有关 而与所处位置无关 A B C D 巩固训练巩固训练 1 将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中 下列图像中能正确反映各量间关系的是 F B F B O I O I O I O I A B C D 2 如图所示 直导线处于足够大的磁场中 与磁感线成 30 0角 导线中通过的电流为 I 为了增大 导线所受的安培力 可采取的办法是 A 增大电流 I B 增加直导线的长度 I B C 使导线在平纸面内顺时针转 30 0 角 30 0 D 使导线在平纸面内逆时针转 60 0 角 3 为长度为 20cm 的通电直导线放在匀强磁场中 电流的强度为 1A 受到磁场作用力的大小为 2N 则磁感应强度 B A B 10T B B 10T C B 10T D 不能确定 拓展延伸 拓展延伸 如图所示 光滑导轨与水平面成 角 导轨宽 L 匀强磁场磁感应强度为 B 金属杆长也为 L