2022年高中物理 第2章 磁場 第3節(jié)《磁場對通電導線的作用》教案 新人教版選修1-1

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1、2022年高中物理 第2章 磁場 第3節(jié)《磁場對通電導線的作用》教案 新人教版選修1-1 一、教學目標： ?(一)知識與技能? 1、知道什么是安培力，知道勻強磁場中影響通電導線所受安培力大小和方向的因素。 2、理解磁感應(yīng)強度B的定義式和物理意義，知道磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉。知道用磁感線的疏密程度可以形象地表示磁感應(yīng)強度的大小。? 3、會用Ｆ＝ＢＩＬ進行安培力的簡單計算。? 4、了解電動機的工作原理。知道電動機在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。? （二）過程與方法? 1、?通過演示磁場對電流的作用的實驗，使學生進一步掌握控制變量法? 2、?通過學習左手定則，理解磁場方向、電流方向和安培

2、力方向三者之間的關(guān)系，培養(yǎng)學生空間想象能力。 ?（三）情感、態(tài)度與價值觀? 通過介紹物理學家安培取得輝煌成就的原因是靠勤奮自學、刻苦鉆研的頑強意志，讓學生感受物理學家們的人格美、情操美。? 二、教學重點：磁感應(yīng)強度的理解、安培力公式應(yīng)用、左手定則的應(yīng)用? 三、教學難點：磁感應(yīng)強度的理解、左手定則的應(yīng)用? 四、教具：電磁現(xiàn)象演示儀?? 五、教學過程 教學過程】 教師活動 學生活動 設(shè)計意圖 一、新課引入 磁場不僅具有方向，而且也具有強弱，為表征磁場的強弱和方向就要引入一個物理量。怎樣的物理量能夠起到這樣的作用呢？? 我們聯(lián)想一下描述電場強度和方向的物理量——電場強度是怎

3、樣定義的。它是通過將一檢驗電荷放在電場中分析電荷所受電場力與檢驗電荷電量的比值來定義的。 ?二、新課教學? 用類似的方法可以定義描述磁場強弱和方向的物理量——磁感應(yīng)強度。? （一）?磁感應(yīng)強度Ｂ? 在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的二年后，安培通過實驗發(fā)現(xiàn)磁場對電流確有力的作用，我們把這種力稱為安培力。? 置示意圖 演示：如上圖，把一段直導線放到磁場中，當導線中有電流通過時，可以看到原來靜止的導線會發(fā)行運動。 ： ?１）在同一位置，保持導線Ｌ不變，?導體中Ｉ增大。? 現(xiàn)象：導線擺角增大? 說明：受到的安培力越大? ２）在同一位置，保持Ｉ不變，導線Ｌ變長（用多匝線圈代替

4、） ?現(xiàn)象：導線擺角增大 ?說明：受到的安培力越大? 精確的實驗表明：Ｆ∝Ｌ、Ｆ∝Ｉ，即Ｆ∝ＩＬ?安培力的大?。海疲剑拢桑蹋ǎ隆停桑?，B是比例系數(shù)。由該式可得： B= １．磁感應(yīng)強度：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力Ｆ跟電流Ｉ和導線長度Ｌ的乘積ＩＬ的比值。? ２．定義式：B= ?單位：Ｔ? 1T=1 ?在不同蹄形磁鐵的磁場中，將會發(fā)現(xiàn)：在同一磁場中，不管Ｉ、Ｌ怎樣改變，比值Ｂ總是確定的。但在不同的磁場中，Ｂ值一般是不同的。如同電場強度的定義式，Ｅ的大小由電場本身決定，與檢驗電荷無關(guān)；Ｂ也是由磁場本身決定，與放入的導線無關(guān)。?在蹄形磁鐵中，磁鐵兩極的磁場強

5、度可以看作處處相同，但并不是所有的磁場都是均勻分布的，一般離磁體越近，磁場的強度會增大。我們在研究非均勻分布的磁場時，可以想像把導線變得很短，Ｂ就是導線所在處的磁感應(yīng)強度。 ?３．B是矢量，某點磁場的方向就定義為該點的磁感應(yīng)強度方向。? 在磁場中用磁感線可以表示磁感應(yīng)強度的大小和方向。? 切線方向為Ｂ的方向，疏密程度反映Ｂ的大小。 ?4.??勻強磁場:?Ｂ的大小和方向處處相同。? 產(chǎn)生方法：相距很近的兩異名磁極間的磁場、通電螺線管內(nèi)部的磁場。（邊緣除外）? (二)安培力? １．大?。海疲剑拢桑? ２．適用條件：１）通電導線與磁場方向垂直，即Ｂ⊥Ｉ? ２）勻強磁場或非勻強磁場中

6、很短的通電導線? 說明：１）安培力與庫侖力的區(qū)別。電荷在電場中某一點受到的庫侖力是一定的，方向與該 點的電場力方向要么相同，要么相反。電流在磁場受到的安培力與電流在磁場中放置的位置有關(guān)。? ???２）公式中的Ｌ可以理解為有效的長度。（與Ｂ垂直為有效）??????當Ｂ∥Ｉ，Ｌ＝０，Ｆ＝０??????當Ｂ⊥Ｉ，Ｆｍａx＝ＢＩＬ? ?????當Ｂ與Ｉ成θ，Ｌ在與Ｂ垂直方向的投影為Ｌsinθ，Ｆ＝ＢＩＬsinθ? 例：磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它的電流強度為2.5Ａ，導線長1ｃｍ，它? 受到的安培力為5×10-2Ｎ，則這個位置的磁感應(yīng)強度是多大？??? 思考：若把通電導線中的

7、電流增大到5Ａ時，該點的磁感應(yīng)強度是多大？安培力Ｆ是多大？?? 思考：如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，是否肯定這里沒有磁場？? ３．安培力的方向：?Ｆ⊥Ｉ同時Ｆ⊥Ｂ，Ｆ垂直Ｂ、Ｉ所在的平面。? 演示：將上面的實驗中，磁極方向改變，則導線運動的方向改變；將電流的方向改變，導線運動的方向也改變。? 說明：安培力的方向與磁場的方向、電流的方向有關(guān)。? 實驗表明：安培力的方向既跟磁場方向垂直，也跟電流方向垂直，也就是說，安培力的方向總是垂直磁感線和通電導線所在的平面。? ? ?左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓

8、磁感線垂直手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 例：判斷下列各圖中安培力的方向。? 思考：同向電流間的安培力方向怎樣用左手定則判斷？? 思考：兩個通電的環(huán)形電流平行放置時，它們之間的安培力是否有更好的方法來判斷呢？ ? 小結(jié)：電流在磁場中的安培力可以用兩種方法判斷：? １）通電直導線的所受安培力一般用左手定則；? ２）環(huán)形電流、螺線管等效為小磁針，用磁針的Ｎ極指向為磁場方向來判斷。?? （三）電動機? ?? ?在磁場中，通電線圈受到安培力的作用，發(fā)生扭轉(zhuǎn)。如果給線圈通以方向合

9、適的電流，就可以使線圈轉(zhuǎn)動起來。我們使用的電動機就是利用安培力來工作的?，F(xiàn)在，電動機廣泛應(yīng)用在工廠、辦公室、家庭里。? 直流電動機示意圖 各種電動機都有定子和轉(zhuǎn)子。定子是電動機中固定不動的部分，可以是線圈，也可以是磁體；轉(zhuǎn)子是電動機中轉(zhuǎn)動的部分；線圈嵌在硅鋼片的槽中。直流電動機中還有電刷和整流子，可以將電流持續(xù)地提供給線圈，并適時地改變流入線圈的電流方向，它們能使轉(zhuǎn)子按一個方向持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。直流電動機廣泛地使用在電動剃須刀、錄音機、錄像機、計算機、電動玩具、電力機車、電子鐘表上，大功率的直流電動機使用在電車、高速電梯上。 六、鞏固練習： 1、在磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它

10、的電流強度是2.5 A，導線長1 cm，它受到的安培力為5×10-2 N，則： ①這個位置的磁感應(yīng)強度是多大？ ②如果把通電導線中的電流強度增大到5 A時，這一點的磁感應(yīng)強度應(yīng)是多大？ ③如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，是否肯定這里沒有磁場。 2．下列說法中錯誤的是 （ ） A．磁場中某處的磁感應(yīng)強度的大小，就是通以電流I，長為L的一段很短的導線放在該處時所受安培力 F與I、L的乘積的比值。 B．一段很短的通電導線放在某處不受安培力作用，則該處一定沒有磁場。 C．一段很短的通電導線放在磁場中A處時受安培力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強度可能比B處磁感應(yīng)強度大

11、。 D．因為B=F/（IL），所以某處的磁感應(yīng)強度B跟磁場力F成正比，跟電流強度I和導線長度L的乘積IL成反比。 七、?作業(yè)布置： P36 問題與練習 1、2、 學生帶著問題，邊思考邊閱讀課文。 【學生回顧、討論、回答】緊跟老師的提問，逐個進行復習。 學生思考、討論猜想：安培力的大小與哪些因素有關(guān)？? 實驗演示：在實驗中，電流方向與磁場方向垂直?。并由學生代表回答。 【提問】解決問題過程向老師同學求助學生交流總結(jié) 【觀察思考】實驗現(xiàn)象科明什么問題，如何解釋？ 【學生思考】為什么當導線中有電流

12、通過時，可以看到原來靜止的導線會發(fā)行運動，不必接觸便能產(chǎn)生相互作用力？ 【討論回答】學生對比電場思考討論，由代表回答，其他學生補充，更正。 【觀察】學生觀察思考建立空間動態(tài)過程 【觀察思考】實驗現(xiàn)象說明什么問題，如何解釋？ 【暢所欲言】學生回答問題 【觀察思考】實驗現(xiàn)象說明什么問題，如何解釋？ 【筆記】筆記體會記憶理解 【筆記】筆記體會記憶理解 【觀察思考】實驗

13、現(xiàn)象說明什么問題，如何解釋？ 【筆記】筆記體會記憶理解 【觀察思考】動手操作，探究所提問題 【暢所欲言】學生回答問題 【思考梳理】思考總結(jié)回答問題 【動手體驗】學生完成練習 【記錄】學生記錄課后作業(yè) 通過讓學生思考與生活密切相關(guān)的問題，激發(fā)學生求知欲。 加強學生對新舊知識的連接，溫故而知新。 1、激發(fā)學生求知欲。 通過實驗引出電流磁場的問題，化抽象為具體。

14、 通過情景觀察提出問題，啟發(fā)學生思考。 通過情景觀察提出問題，啟發(fā)學生思考。 通過實驗引出電流磁場方向的問題，化抽象為具體。 通過練習加深理解 通過動手加深理解 通過動手加深理解 通過練習加深理解 通過練習加深理解 附：板書設(shè)計 第三節(jié)? 磁場對通電導線的作用? 一、安培力 1、概念：通電導體在磁場中受到的力稱為安碚力F 2、大?。篎=BIL 3、方向：F⊥B，F(xiàn) ⊥ I，F(xiàn)垂直I、B所在平面。 左手定則確定 【教學反思】 安培力這一教學難點，沒有很好地突破。首先，安培力的大小的實驗現(xiàn)象不明顯，學生對為F=BIL不太理解。其次，安培力的方向很抽象，又是空間分布，學生的空間思維跟不上。