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通电导线在磁场中受到的力教学设计

   日期:2018-03-09     来源:botxw.com    作者:博天下    浏览:55    评论:0    
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篇一:通电导线在磁场中受到的力教学设计

教学设计

3.4通电导线在磁场中受到的力

大庆四中高三年级物理组陈艳宝

2014年9月19日

3.4通电导线在磁场中受到的力

大庆四中 陈艳宝

一、教材分析

安培力和下一节的洛伦兹力是章的核心内容,宝安信用卡这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到,在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强煤矿招聘网度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流,磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度,当电流的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。例如,在解决实际问题时,误以为安培力,电流,磁感应强度一定是两两垂直的等,另外,空间想象能力对本节的学习至关重要。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,需要一定的训练巩固。 二、教学目标 (

 

一)知识与技能

 

1、会推导磁场中安培力的表达式,算磁场中安培力的大小。 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&mdASh;—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=ILBsinθ,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、教学的重点和难点

安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。

四、教学方法:实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。 五、学情分析

学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识,已经知道通电导线在磁

场中会受到的力的作用,通过本节学习进一步知道这个力是安培力,会判断方向,会计算大小。本节需要学生有一定的空间想象能力,通过一定的训练巩固。 六、教学用具:

蹄形磁、导线和开关电源、铁架台、线圈、视频展台,白板等多媒体辅助教学设备 七、教学过程:

【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣

通过本章的第一节学习,我们知道通电导线在磁场中会受到的力的作用,这节课我们来具体研究一下这个力。 【授新课】

【演示实验】引出课题

准备蹄形磁铁、导线和开关电源、铁架台、线圈等用具。把线圈通过两根比较柔软的导线先挂在铁架台上,线圈底边穿过蹄形磁铁。这时让同学观察,线圈的情况。

提起同学注意观察:现在给线圈通电,线圈情况又会怎样呢?

线圈动了,实验效果很明显。通电导线在磁场中受到的力称为什么力,同学们自己阅读教材91页第一段,找出答案。

【一、安培力】明确知识、突出重点、解决难点 1、安培力的方向:

猜想:由F = B I L 猜想,F的方向可能和谁有关? 学生答:可能与B和I 的方向有关

:如何设计实验去证明F的方向与B和I的方向有关? 教师引导学生用“控制变量法”设计实验

在原有实验的基础上进行探究,学生思考讨论。 演示实验: (1)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向

现象:导体向相反的方向运动。 (2)改变电流的方向

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,可以用的方向就是:伸开左手,是大拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时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。(要求每一个同学都伸手)

特别提醒:

无论通电导线与磁感线的角如何,安培力的方向一定可以用左手定则来判断,当导线和磁感线不垂直时,把导线所在处的磁感应强度B分解为跟导线平行的分量B∥和跟导线垂直的分量B⊥,让B⊥垂直穿过掌心,不管怎样,安培力一定垂直于导线与磁感线所决定的平面.

2、F、B、I三者关系:(用正方体演示,演示时用的线条要醒目,让同学看的视角要合适。) ⑴、F、B、I三者关系为两两垂直时,F、B、I三者关系示意图:

I

F=ILB

⑵、当B与I不垂直时F、B、I的关系示意图:

F=ILBsinθ

总结:不管B与I是否垂直,F都垂直与B和I所决定的平面。

【实战演练】探讨共进、总结提高

常识准备:

“⊙”表示电流垂直纸面向外,“

”表示电流垂直纸面向里。“×”表示磁感线垂直纸

面向里,“●”表示磁感线垂直纸面向外。

例1、 利用左手定则判断下列通电导体在磁场中所受的安培力方向。

例2、 如图所示磁场中有一条通电导线,其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向,试画出第三个量的方向。

篇二: 3.4通电导线在磁场中受到的力()

选修3-1第三章

3.4通电导线在磁场中受到的力

枞阳县钱桥中学 胡昌胜

教材分析

安培力的方向和大小是本节内容的重点,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。

教学目标

(一)知识与技能

1、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.

2、会推导安培力公式F=BILsinθ,并会用安培力公式F=BILsinθ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.

3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

(二)过程与方法

通过演示实验归纳、。通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则和大小的计算。培养学生的间想像能力。

(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=BILsinθ,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。

3、使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解,感受物理知识之间的联系。

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(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。

学情分析

空间想象能力对本节学习至关重要,为方便对问题的分析和便于列方程,在分析时将立体图画成平面图,即画成俯视图、剖面图或侧视图等。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,对此学生常常混淆,需要一定的巩固训练。

教学方法

实验观察法、逻辑推理法、讲解法

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、细棒、电源、铁架台、多媒体辅助教学设备

课时安排:

2课时,本节课所学习内容为第一课时

教学过程

(一)情景引入

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。以他的姓氏安培命名的电流强度单位是国际单位制的基本单位之一。这节课我们对安培力作进一步的讨论。

(二)合作探究

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3.1-3所示,连接好电路。

演示实验1:接通电源后,观察导体棒的运动情况。

提出问题:观察演示实验发现,电流元受力的方向与磁场的方向、电流的方向三者不但不在同一条直线上,而且不在一个平面内,怎样确定它的方向呢?是否需要建立三维坐标来呈现?

演示实验2:

(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。

在课本图3.4-1所示的立体图上记录各次安培力的

方向。

多媒体展示:磁场对电流的作用力

分析论证:

教师引导学生分析金华手机号码得出结论

(1)安培力的方向和磁场方向、导线方向有关系。

(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟导线方向垂直,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。它是判断安培力方向的基础。

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,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时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1、如图为一段通电导体棒在匀强磁场中受力的示意图。试确定图A、图B、图C、图D中导体棒所受安培力的方向,图E中电流的方向和图F中匀强磁场的方向。

教师:我们知道电流的周围存在磁场,那电流与电流之间是否有作

用力呢?我们可以试着跟据我们已经掌握的知识分析一下。

(学生分析讨论,请学生回答)

多媒体展示:通电平行直导线间的作用力方向

(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?

强调: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。

2、安培力的大小

教师: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=ILB。当磁感应强度B的方向与导线平行时,导线受力为0。

思考:当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ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B?和与导线平行的分量B//,则,

B??Bsin?B//?Bcos?

因B//不产生安培力,导线所受安培力是B?产生的,故安培力计算的一般公式为:

F?ILB?

?ILBsin?

例2、将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。

(三)当堂检测:见学案

(四)课堂小结

(五)布置作业

1、课下阅读课本第93页,做一做《旋转的液体》小实验。

2、完成P94“问题与练习”第1、2、4题。书面完成第3题。

3、完成“优化方案”、“课后作业本”相关习题

(六)板书设计

3.4 通电导线在磁场中受到的力

一、安培力的方向:

1、用左手定则判定

2、左手定则的内容:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时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。

二、安培力的的大小:

1、特殊情形:

导线方向与磁感应强度B方向垂直时:F?ILB

导线方向与磁感应强度B方向平行时:F?0

2、一般情况:

导线方向与磁感应强度B方向的夹角为?时: F?ILBsin?

篇三:通电导线在磁场中受到的力教案

4、通电导线在磁场中受到的力

一、教学目标:

1、知识与能力:

(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

(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

2、过程与方法:

(1) 通过左手定则的学习,理解磁场方向、电流方向和安培力

方向三者之间的关系,培养学生空间想象能力。

(2) 通过学习电流表的原理,学会将所学的知识到实际问

题中,培养学生解决实际问题的能力。

3、情感与价值观:

(1) 通过对安培定则的学习,使得学生了解科学的发现不仅需

要勤奋的努力还需要严谨细致的科学态度。

(2) 对安培力的方向学习过程中培养学生的空间思维能力。

二、教材分析:

关于安培力这一重要内容,需要强调:

电流方向与磁场方向平行时,安培力具有最小值;电流方向

与磁场方向垂直

时,安培力具有最大值,其方向可用左手定则判断。

三、重点、难点及解决办法

(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

解决方法

以学生实验为突破口,引导学生掌握电流在磁场中所受安培

力大小的决定因素;反复地借助实验来理解左手定则,建立磁场

方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

铁架台、蹄形磁铁、线圈、电,电源,导线数条,磁电式

电流表

六 、师生互动活动设计

1、引生进行实验,并引导学生分析、讨论磁场方向、

电流方向及安培力方向之间的关系,总结出左手定则

2、引导学生思考讨论B与L方向成θ角时,此时安培力的大小

3、引导学生运用学过的知识分析电流表的工作原理。

七 、教学步骤

1、引入:

【视频导入】大家观看视频,生活中的常见工具,电车、电动机

等,它们的内部都有电动机,电动机的运转都是因为安培力的

作用。

【教师】在前面的学习中我们已知道,磁场对通电导线有力的作

用,这个力就是安培力。这节课就来学习安培力。

2、安培力的方向:

【教师演示】通电导线在磁场中受到的力

演示实验时,应注意一下两个问题:

① 改变导线中电流的方向,观察受力方向是否改变。

② 改变磁场方向,观察受力方向是否改变。

【学生归纳总结】安培力的方向既跟磁场方向有关,又跟电流方

向有关

【教师小结】

左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂

直,并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心

进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方

向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

从上面的演示我们知道,电流方向、磁场方向和

安培力方向三者只要任意知道其中两个,第三个物理

量的方向可用左手定则判断出来。

例题1: 判定以下通电导线所受安培力的方向

?

AB CD

例题2:两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?蛋神奇踪玩具图片请你运

用学过的知识进行讨论。 结论:电流方向相同时,将会吸引;电流方向相反时,将会排

3、安培力的大小:

安培力是矢量,不仅有方向,也有大小,其方向我们已经认

识了,下面我们来了解一下它的大小。

【教师提问】我们知道导线与磁场垂直时F=BIL,那么大家有没有

想过其他情况下导线所受安培力又如何呢?

【学生思考】

【教师归纳】1)当I ? B, F=BIL

2)当I // B, F=0

3)当I与B有夹角?时,F=BIL sin?,(此时可

将B分解成与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥ ,其中B

B∥=Bcosθ,而B∥不产生安培力,导线所受安培力只⊥=Bsinθ,

是B⊥产生的,因此可得F=BILsinθ)

例3:设下图中磁感应强度为B,电流强度I,导线长度L,求安

培力大小

F=ILB F=ILB F=ILBF=2ILB

例4: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/s2)

答案:0.5A,电流由A流向B。

我们已经了解了安培力,下面我们来看一个安培力的应用实例,

磁电式电流表。

b

4、磁电式电流表:

中学实验所使用的电流表是磁电式电流

表,它所依据的物理学原理就是安培力与电流

的关系。下面大家先看看这个电表的结构,它

最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之

间的线圈。

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,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,所以表盘刻度均匀。

磁电式仪表的优缺点: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,允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。

【教师归纳】磁电式电流表的特点

1、表盘的刻度均匀。

2、灵敏度高,但过载能力差。

5、小结

1)安培力方向判定:左手定则

2)安培力大小计算:

F=ILBsinθ

3)磁电式电流表的结构与工作原理

6、练习(见学案)

7、作业:试吧大考卷P89-92

板书设计:

通电导线在磁场中受到的力

1、安培力:通电导线在磁场中受到的力

2、安培力的方向:左手定则

安培力的大小:F=ILBsi飞利浦售后服务电话nθ

3、磁电式电流表

 
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