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磁场对电流的作用教案 磁场对电流的作用 基础知识归纳 1.安培力：磁场对电流的作用力 (1)安培力的大小F(为B与I的夹角). 此公式适用于 任何磁场 ，但只有匀强磁场才能直接相乘. L应为 有效长度 ，即 曲线的两端点连线在垂直于磁场方向的投影长度 ，相应的电流方向沿L(有效长度)由始端流向终端.任何形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以通电后，闭合线圈受到的安培力的矢量和为零. 当90时，即B、I、L两两相互垂直，F BIL ； 当0时，即B与I平行，F0； 当B与I成角时，FBILsin . (2)安培力的方向：用左手定则来判定(左手定则见课本). 安培力(F)的方向既与磁场(B)方向 垂直 ，又与电流I的方向 垂直 ，安培力F垂直于 B与I决定的平面 ，但B与I可不垂直. 2.磁电式仪表的原理 (1)弹簧和指针.蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀的 辐向 分布的，如图所示.无论通电导线处于什么位置，线圈平面均与磁感线 平行 .给线圈通电，线圈在安培力的力矩的作用下发生转动，螺旋弹簧变形，产生一个阻碍线圈转动的力矩，当两者平衡时，线圈停止转动.电流越大，线圈和指针的偏转角度也就越大，所以根据线圈偏转的角度就可以判断通过电流的大 小.线圈的电流方向改变时，安培力的方向也就随着改变，指针偏转的方向也就改变，所以根据指针的偏转方向，就可以判断被测电流的方向. (2)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 很小 . 重点难点突破 一、判断通电导体(或磁体)在安培力作用下的运动的常用方法 1.电流元受力分析法 即把整段电流等效为很多直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向. 2.特殊位置分析法 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置(如转过90)后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向. 3.等效分析法 环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流. 4.推论分析法 (1)两直线电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥； (2)两直线电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势. 5.转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律来确定磁体所受的电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向. 二、安培力与力学知识的综合运用 1.通电导体在磁场、重力场中的平衡与加速运动问题的处理方法和纯力学问题一样，无非是多了一个安培力. 2.解决这类问题的关键 (1)受力分析时安培力的方向千万不可跟着感觉走，牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又和电流方向垂直. (2)画出导体受力的平面图. 做好这两点，剩下的问题就是纯力学问题了. 带电粒子在磁场中的运动 基础知识归纳 1.洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力.通电导线在磁场中受到的安培力是在导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力的合力的表现. (1)大小：当vB时，FvB时，F . (2)方向：用左手定则判定，其中四指指向 正 电荷运动方向(或 负 电荷运动的反方向)，拇指所指的方向是 正 电荷受力的方向.洛伦兹力 垂直于 磁感应强度与速度所决定的平面. 2.带电粒子在磁场中的运动(不计粒子的重力) (1)若vB，带电粒子做平行于磁感线的. (2)若vB，带电粒子在垂直于磁场方向的平面内以入射速度v做洛v2 伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的 向心力 ，由牛顿第二定律qvB得带电粒子 R 运动的轨道半径R mv2m，运动的周期T. qBqB 3.电场力与洛伦兹力的比较 一、对带电体在洛伦兹力作用下运动问题的分析思路 1.确定对象，并对其进行受力分析. 2.根据物体受力情况和运动情况确定每一个运动过程所适用的规律(力学规律均适用). 总之解决这类问题的方法与纯力学问题一样，无非多了一个洛伦兹力，要注意： (1)洛伦兹力不做功，在应用动能定理、机械能守恒定律时要特别注意这一点； (2)洛伦兹力可能是恒力也可能是变力. 二、带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定 1.圆心的确定一般有以下四种情况： (1)已知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速度的垂线，交点即为圆心. (2)已知粒子入射点、入射方向及运动轨迹上的一条弦，作速度方向的垂线及弦的垂直平 分线，交点即为圆心. (3)已知粒子运动轨迹上的两条弦，作出两弦垂直平分线，交点即为圆心. (4)已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向(不一定在磁场中)，延长(或反向延长)两速度方向所在直线使之成一夹角，作出这一夹角的角平分线，角平分线上到两直线距离等于半径的点即为圆心. 2.半径的确定和计算.圆心找到以后，自然就有了半径，半径的计算一般是利用几何知识，常用到解三角形的方法及圆心角等于弦切角的两倍等知识. 3.在磁场中运动时间的确定，利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360计算出圆心角的大小，由公式t度的比t ? 360? T可求出运动时间，有时也用弧长与线速 l . v 三、两类典型问题 1.极值问题：常借助半径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，求出临界点，然后利用数学方法求解极值. 注意： (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切； (2)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长. 2.多解问题：多解形成的原因一般包含以下几个方面： (1)粒子电性不确定；(2)磁场方向不确定；(3)临界状态不唯一；(4)粒子运动的往复性等. 磁场对电流的作用教案 教学目标 知识与能力 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应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方向随着改变。 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培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 过程与方法 培养学生理论联系实际的意识 感态度与价值观 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。 教学重点、难点 重点 1磁场对通电的导体有力的作用 2通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关 难点 左手定则的运用 （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 透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架（吊铝箔筒用）,如课本图1210的挂图，线圈（参见图122），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生（ ）作用，磁体间的相互作用就是通过（ ）发生的。 2.将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时，发现小磁针（ ），说明电流周围存在（ ）。 2引入新课 本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 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：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现电流周围存在磁场，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周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 3进行新课 (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 介绍实验装置，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129）。用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻，受力后容易运动,以便我们观察。 演示实验1：用一节干电池给铝箔筒通电（瞬时短路），让学生观察铝箔筒的运动情况，并回答小黑板上的题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：下面我们进一步研究通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关。 演示实验2：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的题2：保持磁感线方向不变，交换电池两极以改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，交换磁极以改变磁感线方向，铝箔筒运动方向会_，这说明_。 归纳实验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：应用上面的实验结论，我们来分析一个问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况是怎样的呢？ 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1210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，因为电流方向相反，所以受力方向也肯定相反。提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？ 演示实验3：将电动机上的电刷、换向器拆下（实质是线圈）后通电，让学生观察线圈的运动情况。” 教师指明：线圈转动正是因为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，且在同一直线上，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)讨论 教材中的“想想议议”。 小黑板上的题3：通电导体在磁场中受力而运动是消耗了_得到了_能。 板书：4通电导体在磁场中运动是消耗了电能，得到了机械能。 4小结：1）通电导体在磁场里受到力的作用 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 3）通电线圈在磁场中受力转动，到平衡位置时静止 5作业（思考题）：电动机就是根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，比如：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考，下节我们研究。 教材分析 5.4 磁场对电流的作用 【授课班级】12数控（2）班35人【授课时间】xx.3.28第3、4节课 本次课取材于张明明主编的物理（通用类）高教版，选自教材第五章第四节的内容，前面一节内容是磁场 磁感强度，后面一节内容是电磁感应。磁场对电流的作用是电磁学的基础知识，在学生生活、职业专业中有广泛的应用。 本节内容教材设置为1课时，而我把它设置为2课时，增加的这1课时，主要用来让学生制作直流电动机，并用自己制作的直流电动机来验证左手定则和安培定律。其目的是让学生真正有效地通过自己的实践掌握重点，突破难点。 【学情分析】 学生是学习的主体,在设计课堂教学时,要了解我们的学生。他们已经学习了磁场、磁感强度、运动和力的关系、全电路欧姆定律等相关内容；有较好的模仿能力；动手操作的欲望相对比较强，喜欢自我表现。利用他们的这些特点，我增设学生制作直流电动机环节与内容，加强课堂的实践环节和讨论分析环节，大大调动了他们的学习积极性。 由于要学生在教师的指导下自主完成制作，而学生的动手能力又存在差异，这就对教师课堂的掌控力提出了更高的要求。 【教学目标】 1.知识与技能 （1）通过实验认识安培力，理解影响安培力大小和方向的因素。 （2）会根据安培力公式计算安培力的大小，知道公式中各量的物理意义。 （安培力的计算限于直线导线跟磁感强度B平行或垂直两种情况） （3）会用左手定则判断安培力的方向。 （4）会制作简单的单线圈直流电动机，认识直流电动机的工作原理。 2.过程与方法 （1）经历制作简易的单线圈直流电动机的实践过程，体验在实践中探究、在操作中感悟，发展动手解决问题的策略。 （2）体会控制变量的