高二物理安培力 磁感应强度(二课时)

1、高二物理安培力 磁感应强度(二课时)第1课时一、教学目标1掌握安培力的大小计算公式，理解磁感应强度的定义及其物理意义；2能够利用安培力公式和磁感应强度的定义式进行计算；3知道磁感线和磁感应强度的关系，知道匀强磁场的特点；4熟练应用左手定则判断安培力的方向。二、重点、难点分析磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其概念的建立是本节的重点和难点。在磁场中某处，垂直磁场方向放置的通电直导线，所受的磁场力与其导线长度和电流强度乘积的比值是不变的恒量，即只要在磁场中的位置不变，若是改变垂直磁场方向放置的导线长度，或改变其中的电流强度，则所受的磁场力改变，但磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值是不变的，为一特

2、定恒量，说明该恒量反映了磁场在该处的性质。如果改变磁场中的位置，再垂直磁场方向放置通电直导线，其所受磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值又是一个不同的恒量，该恒量即反映磁场在这一位置场的性质。磁场的这种性质命名为磁感应强度。这正可与电场类比：放在电场中某点的检验电荷所受到的电场力与其电量的比值是不变的恒量。它反映电场性质，命名为电场强度。同是比值法定义。三、教 具:干电池组，U形磁铁，水平平行裸铜线导轨，直铜棒，带夹导线三根，开关。四、教 法：实验演示、多媒体辅助教学五、教学过程（一）引入新课与电场类比：复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作准备。提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有

3、电场力的作用。）空间由点电荷Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷q1，受电场力F1，如改放电荷q2，受电场力F2，则与有何关系，说明什么？（比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度。）磁场的基本性质是什么？（对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。）师：磁场对电流的作用力通常叫做安培力。这节课就来讨论安培力的大小和方向，并找出表示磁场强弱的物理量。（二）进行新课1板书：安培力的大小观察实验：如图所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直导线悬挂在磁铁的两极间。有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较安培力的大小。分别接通“2、3”和“1、4”可以

4、改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制。先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。观察这两个因素对磁场力的影响。磁场对通电直导线有力的作用，引导学生作定性分析，得出：确定的磁场，对通电直导线的作用力大小与直导线的长度L、通入电流强度I有关。（1）通电导线长度一定时，电流越大，安培力越大 ；（2）通电导线电流一定时，通电导线越长，安培力越大 ；总结：精确的实验表明通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F跟通过的电流强度I和导线长度L成正比，或者说跟IL的乘积成正比。这就是说无论怎样改变电流强度I和导线长度L，乘积IL增大多少倍，则F也增

5、大多少倍。写成公式为：（3） 或教师引导学生一起分析以上两式中B的物理意义。在同一磁场中，不管I和L怎样变化，B总是不变的，即比值是恒量。在不同磁场中，B一般是不同的，即比值与磁场有关。总结：比值B是由磁场本身决定的。在I、L一定的情况下，F越大，比值B越大，表示磁场越强。可见，用比值B可以表示磁场的强弱。类比：正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用一个新的物理量磁感应强度来描述。2板书：磁感应强度（B）（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示。（2）公式：B=F（IL）（3）矢量：B

6、的方向与磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。（4）单位：特斯拉（T）1T=1N（Am），即垂直磁场方向放置的长1m的导线，通入电流为1A，如果受的磁场力为1N，则该处的磁感应强度B为1T。一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为10-3T1T；电机和变压器铁心中，磁感应强度为0.8T1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.310-4T0.710-4T。（5）磁感应强度与磁感线的关系类比：在电场中我们用电场线来形象直观地定性描述电场强度的大小方向，请学生回忆有关内容，电场线的疏密表示电场的强弱，分布疏处，电场强度小，分布密处，电场强度大，而电场线的切线方向就是电场强度的方向。同样，我们可以用描述

7、磁场的磁感线来形象地定性地表示磁感应强度。a磁感线上各点的切线方向就是该点的磁感应强度的方向。b磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小。幻灯显示常见的几种磁场的磁感线分布图，并正确地运用安培定则熟悉磁感线的方向和电流方向的关系，指出磁感线分布密处，磁感强度大，分布疏处，磁感应强度小。在电场中我们学过一种比较典型的电场匀强电场。请学生回忆它的特点电场强度的大小和方向处处相同，电场线的分布是等间距同方向的平行直线。与此类似，在磁场中也存在着一种非常典型的磁场匀强磁场。（6）匀强磁场特点 磁感应强度的大小和方向处处相同，磁感线的分布是均匀的方向相同的平行直线。存在空间 距离很近的两个异名磁极之间的磁场；

8、通电螺线管内部的磁场幻灯显示，上述两磁场的磁感线分布图3安培力的计算：在匀强磁场中，垂直磁感应强度的方向，放置一段通电直导线，通电直导线所受安培力F就等于电流I和导线长L的乘积，即F=BIL。在非匀强磁场中，公式F=BIL适用于很短的一段通电直导线。4安培力的方向演示实验交换电线的正负极改变导线中电流的方向，其他条件不变，观察导线的摆动方向。交换磁铁的两个磁极的位置改变磁场的方向，其他条件不变，观察导线的摆动方向。观察现象：导线的摆动方向随上述条件改变而改变。分析说明：通电导线在磁场中受到的作用力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系。最后，人们通过反复的实验和大量的研究，总结出通电导线在

9、磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、电流方向之间存在着一个规律左手定则。幻灯显示或多媒体演示：左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，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，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。如右图所示 利用前面的演示实验，请学生伸出左手进行直接地练习。强调，掌心磁感线垂直穿入(N极在上方的则掌心朝上)四指电流方向(从正极指向负极)大拇指磁场对电流作用力的方向(即导线摆动的方向)。启发学生 利用几何知识，画出左手定则图所示情形，从不同侧面观察而得的平面图。幻灯显示（三）巩固练习画出下图中通电导线的安培

10、力的方向。（四）课堂小结1.磁场的强弱和方向用磁感应强度B来描述：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示。公式： B的方向与磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。2安培力的大小：方向：磁场对电流的作用力的方向与磁场的方向及电流的方向三者之间的关系遵循左手定则。（五）布置作业：把课本P176练习二（1）（4）做在课本上，把（5）、（6）、（7）做在练习本上。第2课时（复习课）一、教学目标复习上节课所学的知识，加深对磁感应强度概念的理解，能够运用安培力公式和磁感应强度公式进行简单运算。二、重点、难点分析重点

11、是在掌握磁感应强度定义的基础上，掌握磁场对电流作用的计算方法，并能熟练地运用左手定则判断通电导线受到的磁场力的方向。三、教 具：幻灯片、投影仪四、教 法：复习提问，讲练结合五、教学过程（一）引入新课上节课我们学习了安培力及磁感应强度的概念这节课我们对上节课所学的知识进行复习和应用。（二）进行新课复习提问：1磁感应强度是由什么决定的？答：磁感应强度是由产生磁场的场电流的大小、分布和空间位置确定的。2磁感应强度的定义式是什么？答：磁感应强度的定义式是B。3磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？答：只有在通电直导线垂直磁场方向放入匀强磁场中，公式B成立。4垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1c

12、m，通电电流强度I=10A，若它所受的磁场力F=5N，求（1）该磁场的磁感应强度B是多少？（2）若导线平行磁场方向放置，它所受的磁场力F为多大？该磁场的磁感应强度B是多少？。答：（1）因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式：B0.5T（2）导线平行磁场方向放置，它所受的磁场力F为零，该磁场的磁感应强度B仍是0.5T。点评：计算磁感应强度B时，要注意导线必须垂直磁场方向放置，此时磁感应强度B才等于导线所受安培力F与导线中电流I和导线长度L乘积的比值。当导线平行磁场方向放置时，它所受的磁场力F为零，但磁感应强度B是由磁场的性质决定的，与导线放置方向及所受安培力大小无关。5安

13、培力的方向如何判定？答：用左手定则判定。伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，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，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。6投影并在黑板上演算下面的题目：下列图3中的通电导线长均为L=20cm，通电电流强度均为I=5A，它们放入磁感应强度均为B=0.8T的匀强磁场中，求它们所受磁场力（安培力）。 让三个同学上黑板上做，其他同学在课堂练习本上做，若有做错的，讲明错在哪儿，正确解应是多少，并把判断和描述磁场力方向的方法再给学生讲解一下（如下图示）。 【例1】两根平行输电线，其上的电流反向，试画出

14、它们之间的相互作用力。分析：如下图所示，A、B两根输电线，电流方向相反。通电导线B处在通电导线A产生的磁场中，受到A产生的磁场的磁场力作用；通电导线A处在通电导线B产生的磁场中，受到B产生的磁场的磁场力作用。我们可以先用安培定则确定通电导线B在导线A处的磁场方向BB，再用左手定则确定通电导线A受到的磁场力FA的方向；同理，再用安培定则先确定通电导线A在导线B处的磁场方向BA，再用左手定则确定通电导线B受到的磁场力FB的方向。经分析得出反向电流的两根平行导线间存在的相互作用力是斥力。完成上述分析，可以让同学在课堂作业本上画出电流方向相同的平行导线间的相互作用力，自己得出同向电流的两根平行导线间存

15、在的相互作用是引力。【例2】斜角为=30的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10厘米，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如下图所示，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？解：合上开关S后金属棒上有电流流过，且金属棒保持静止，由闭合电路欧姆定律：I6A金属棒静止在滑轨上，它受到重力mg和滑轮支持力N的作用，因轨道光滑，仅此二力金属棒不可能平衡，它必然还受到垂直于滑轨平面的磁场的安培力作用才能平衡，根据题意和左手定则判断出，磁场方向垂

16、直滑轨面斜向下，金属棒受到磁场的安培力沿斜面向上，如图所示，由进一步受力分析得出，若金属棒平衡，则它受到的安培力F应与重力沿斜面向下的分量mgsin大小相等，方向相反：F-mgsin=0又 F=BIL代入得BIL=mgsinT（三）巩固练习练习1匀强磁场中长2cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2A时，它受到的磁场力大小为410-3N，问：该处的磁感应强度B是多大？（让学生回答）应答：根据磁感应强度的定义：B0.1T在这里应提醒学生在计算中要统一单位，计算中必须运用国际单位。再问：若上题中，电流不变，导线长度减小到1cm，则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？若导线长不变，电流

17、增大为5A，则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？引导学生讨论，得出正确的答案：210-3N，0.1T；110-2N，0.1T，并指出，某处的磁感应强度由建立该磁场的场电流情况和该点的空间位置来决定，与检验通电直导线的电流强度大小、导线长短无关。练习2检验某处有无电场存在，可以用什么方法？检验某处有无磁场存在，可以用什么方法？回答：检验有无电场存在，可用检验电荷，把检验电荷放在被检验处，若该检验电荷受到电场力作用，则该处有电场存在，场强不为零；若该检验电荷没有受到电场力作用，该处没有电场存在或该处场强为零。检验某处有无磁场存在，可用“检验电流”，把通电导线放在被检验处，若该通电导线受磁场

18、力作用，则该处有磁场存在，磁感应强度不为零；若该通电导线不受磁场力作用，则该处无磁场存在，该处磁感应强度为零。追问：如果通电导线不受磁场力，该处是一定不存在磁场，磁感应强度一定为零吗？引导学生讨论，得出“不一定”的正确结果。因为当通电导线平行磁场方向放在磁场中，它是不受磁场力作用的（这是实验证明的结论）。再次强调磁感应强度定义的条件：通电直导线必须垂直磁场方向放置。再问：如何利用通电导线检验某处磁场的存在与否呢？应答：可以改变通电导线的方向，若在各个方向均不受磁场力作用，则该处没有磁场。再问：在通电导线在不同方法检测，至少检测几次就可确定该处没有磁场存在？应答：至少在相互垂直的两个方向上检测两次。先将其放在任意方向检测，若此时其不受磁场力作用，则再将通电导线沿垂直刚才的方向放置，若此时其仍不受磁场力作用，则说明该处无磁场存在。（四）课堂小结1当通电直导线垂直磁场方向放入磁场中时受到磁场的安培力最大，F=BIL；当通电直导线平行磁场方向放入磁场中时受到磁场的安培力为零。2安培力的大小与电流的大小，导线的长短，磁感应强度的大小及电流方向跟磁场方向的夹